第一章流体力学基础

1.2识点 热力系——概念和分类定态/非定态流动——如何区分，各自特 定态流动的能量衡算——推导过程 和应用 不可压理想流体：柏努利方程— 和应 不可压实际流体：能量衡算式的变形1u，u，管中的流动形管中流速的分流动阻力的形流动阻力的计=ρpzg zp1ρ2实际流体能量能量衡算—柏努利流体的一般流流q+w=∆h+g∆Z+∆u2/2p/+gZ+u2/2(J/kg)=常w=g∆Z+∆u2/2+∆p/+∑lf21-3在固体内部的管在固体内部的管中流动在固体外部的绕在固体一侧的表面与固体不接触的孔口 31.3.11.3.1流体的连续流体物理量在空间和时间上的分布微观非连续工程技术领域关注流体的宏观特性（大量分子的统计平性）——连续介质模型连续介质模型假定流体是连续分布连续分布可用连续函数描述（高）。4连续性方程式——质量守恒定律的一种表述形质量守恒的一般表达式

=uA=u

动方

数 5雷诺试验——研究流体流动时内部质点的运动情况及其响因素，雷诺，“雷诺实验装置6层流流动——质点沿管轴作有规则层流流动——质点沿管轴作有规则平紊流流动——质点作不规则的杂乱运并互相碰撞混合，产生大大小小的紊流实际上是一种非定态的流动 1 1

uiuui时均，。，。7雷诺准数雷诺准数雷诺准数——Re=du/=dG/Re反映流体质点的湍流程度，经常用作流体流动类型的流体的直管内流动——层流：Re≤2000；湍流：Re＞4000；过渡区Re=2000—4000，不简化：Re≤2000时属于层流；Re＞2000时属湍8Re

91.3.31.3.3水力直径——用一个与圆形管直径d相当的“直径”代替非圆形截面，称当直径，dH水力半径：rHdH=应流体在非圆形管内作湍流流动Re的有关表达式中，均可用代替d不能用dH来计算流体通道的截面积、流速和流量10 dH= Re=du/长度为l的流体柱作为研究推动力：(p1-p2)r2p剪应力=-du/dr（牛顿内摩擦定律阻力Sdu/dr)·(2流体作等速运动∆pfr2=-2

推动力=-du=(p2-p1)rdr/(2l)=∆prdr/(2 ur=-∆pur=-∆p(R2-r2)/(4

=∆p/(2l)

哈根-泊肃叶（Hagen-Poiseulle）1.3.4.21.3.4.2ur=-(R2-r2)∆p/(416 1.3.4.3切应力分(p1-p2)r2=-∆pS=-(du/dr)(2=-du/dr（牛顿内摩擦定律d=-іpǨR2=8йluǨR2=17 1.3.4.4沿程损沿程

压强水头w=g∆Z+w=g∆Z+∆u2/2+∆p/+∑lf18 压强损H=∆Z+∆uH=∆Z+∆u2/2g+∆p/g+∑hf达西（Darcyhf达西（Darcy摩擦系数，无因次；其值随流型而变，Re的函数，湍流时管壁粗糙度的影响，不受管路铺设情况（水平、垂直、倾斜）<1粘性底层占主，粗糙度对紊流无影响，水力光滑管<粗糙部 ≈、易变；随Re11dy

粘性底紊黏黏性底层中的速度紊紊 中的速度分层流和紊流在管道任意截面上u沿管径而变化，管壁处速度为零，离速度在管道截面上的分布规律因流型而异层流：抛物线分布，平均u等于umax的0.5倍紊流时，速度分布曲线不再是严格的抛物小结——小结——判流体内质点运情速度分

滞流（层流沿管的轴向作直线运动，不在横向混合umax,u=0.5umax摩擦）牛顿粘性定律τ=µdu/

湍流（紊流碰撞和混合使速度平均uw=0，管中心定律τ=(µ+e)du/dy；e为涡流粘度，达西（Darcyhf达西（Darcy层层流时的层流时的层流时的

过渡过渡层流区 临界 流光管流尼古拉兹实验曲线的五个阻层流层流临界层流临界流流管管=光光临界2000<Re≦临界临界=层流过层流过渡粗管流光管流光滑管紊过渡光过渡光管流=临界层流层流粗管流过渡=0.11(=0.11(/d+68/Re)临界过渡层流层流粗管流Re>597(/d)层流层流过渡粗管流=0.11(/d)临界阻力光光管流37 采用相对粗糙度/d接近于管道的真39 不同区域的影响因 素hf-uu1.75～