第一章流體流動總結(jié)

1、 單位體積流體所具有的質(zhì)量。單位體積流體所具有的質(zhì)量。 =m/V kg/m3 =f(T,P) 氣體的密度隨氣體的密度隨T，P變化尤其顯著，當(dāng)壓力不太高，溫度不變化尤其顯著，當(dāng)壓力不太高，溫度不太低的情況，可視為理想狀態(tài)。太低的情況，可視為理想狀態(tài)。根據(jù)理想氣體定律根據(jù)理想氣體定律 RTPM niiiV1 niiiLa11 以以1m3氣體為基準(zhǔn)氣體為基準(zhǔn) 以以1kg液體為基準(zhǔn)液體為基準(zhǔn) 垂直作用于流體單位面積上的力。垂直作用于流體單位面積上的力。 即即 P=F/A N/m2 1atm=101325Pa=760mmHg=10.33mH2O=1.033kgf/cm2=1.013bar 1at= 98

2、070Pa= 735.6mmHg=10.00mH2O=1.00kgf/cm2=0.9807bar 流體的壓力除了用不同的單位計量外，還可以用不同的計量流體的壓力除了用不同的單位計量外，還可以用不同的計量基準(zhǔn)來表示?；鶞?zhǔn)來表示。以完全真空為基準(zhǔn)以完全真空為基準(zhǔn)以當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)以當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)即即 ： 表壓表壓=絕壓絕壓-大氣壓大氣壓 真空度真空度=大氣壓大氣壓-絕壓絕壓絕壓真空度絕壓絕壓表壓P1P2P0流體壓力的兩個流體壓力的兩個物性物性： (1) 流體壓力處處與它作用面垂直，且總指向流體作用面；流體壓力處處與它作用面垂直，且總指向流體作用面； (2) 流體中任一點(diǎn)壓力的大小與所選定

3、的作用面在空間的方位無關(guān)流體中任一點(diǎn)壓力的大小與所選定的作用面在空間的方位無關(guān) dydu 2/12/1 iiiiiVMyMy )lg(lg iiLx 單位速度梯度上剪應(yīng)力的大小。單位速度梯度上剪應(yīng)力的大小?？偱c速度梯度有關(guān)，因此，流體粘性是針對運(yùn)動的流體而言。總與速度梯度有關(guān)，因此，流體粘性是針對運(yùn)動的流體而言。：Pa.s 或或 kg/m.s 或或 P 1P=100cP=0.1Pa.s分子摩爾質(zhì)量分子摩爾質(zhì)量體積分率；體積分率；式中式中- Myi kg/s / S3msmVS質(zhì)量流量質(zhì)量流量體積流量體積流量)( 4 流體完全充滿管道流體完全充滿管道圓管直徑：圓管直徑：uVdS 2 m/s us

4、 kg/mG平均流速平均流速質(zhì)量流速質(zhì)量流速VmSS uG AmVu ASS )( 4 截面不為圓形的管道截面不為圓形的管道潤濕周邊潤濕周邊流通截面積流通截面積當(dāng)量直徑：當(dāng)量直徑： deder41 H 另外水力學(xué)半徑：另外水力學(xué)半徑：(通過對物料衡算得連續(xù)性方程通過對物料衡算得連續(xù)性方程) VSSdVmm 21 即即CuAuAmmSS 22211121 對于穩(wěn)定流動有：對于穩(wěn)定流動有：02211 CuAuA 對對于于同同種種不不壓壓縮縮流流體體： ddmFS D- 對于不穩(wěn)定流動：對于不穩(wěn)定流動：(通過對能量衡算得柏努力方程通過對能量衡算得柏努力方程) 究究對對象象：以以單單位位質(zhì)質(zhì)量量流流體

5、體作作為為研研究究對對象象：以以單單位位重重量量流流體體作作為為研研究究對對象象：以以單單位位體體積積流流體體作作為為研研kgWuPgZWuPgZfeJ/ 2222222111 液柱液柱mhgugPZHgugPZfe 2222222111 322222111/m 22JWuPgZWuPgZfe 現(xiàn)對柏努力方程進(jìn)行討論有：現(xiàn)對柏努力方程進(jìn)行討論有：0, 0, 0 )1(21 fehHuu體體，即即沒沒有有外外功功加加入入的的靜靜止止流流的的同同種種流流體體應(yīng)應(yīng)用用條條件件：靜靜止止的的連連續(xù)續(xù))( 1221ZZgPPP ；測靜壓與壓差測靜壓與壓差應(yīng)用：應(yīng)用：靜靜力力學(xué)學(xué)基基本本方方程程式式- 2

6、211gPZgPZ 測量液位；測量液位； 確定液封高度。確定液封高度。 ( (通過對能量衡算得柏努力方程通過對能量衡算得柏努力方程) ) 流體阻力計算流體阻力計算 )2(gugudlhef22 22 局部局部局部阻力：局部阻力：Re64 ,2000Re 層流層流 du Re)( 流流動動型型態(tài)態(tài)的的判判據(jù)據(jù)雷雷諾諾數(shù)數(shù)：gudlhf2 )( 2 直管直管阻力：阻力：沿程沿程直管直管查有關(guān)手冊或表查有關(guān)手冊或表湍流湍流 ,4000Re ( (通過對能量衡算得柏努力方程通過對能量衡算得柏努力方程) ) 1. 從水堰水塔引水至車間，水塔的水位可視為不變，送水管從水堰水塔引水至車間，水塔的水位可視為不

7、變，送水管的內(nèi)徑為的內(nèi)徑為50mm，管路總長為，管路總長為l，且，且lle流量為流量為Vh，水塔水面與，水塔水面與送水管出口間的垂直距離為送水管出口間的垂直距離為h。今用水量增加。今用水量增加50%，需對送水管，需對送水管進(jìn)行改裝。提出了如下方案：進(jìn)行改裝。提出了如下方案： . 將管路換成內(nèi)徑為將管路換成內(nèi)徑為75mm的管子（圖的管子（圖a） . 在管路上并聯(lián)一根長度為在管路上并聯(lián)一根長度為l/2，內(nèi)徑為，內(nèi)徑為50mm的管子（圖的管子（圖b） . 在管路中并聯(lián)一根長度為在管路中并聯(lián)一根長度為l，內(nèi)徑為，內(nèi)徑為25mm的管子（圖的管子（圖c） 試比較上述三種方案，哪些方案能達(dá)到要求？試比較上述

8、三種方案，哪些方案能達(dá)到要求？(假設(shè)摩擦系假設(shè)摩擦系數(shù)不變，且管內(nèi)動能可以忽略數(shù)不變，且管內(nèi)動能可以忽略)2圖b圖c圖a211gudlhudVfS2 422 由已知有：由已知有：2圖a121h)2-2(2-21-1 (1)截面為管內(nèi)側(cè)截面為管內(nèi)側(cè)注注間列柏努力方程間列柏努力方程與與在截面在截面忽略動能項，則忽略動能項，則 222122222111 fhgugPZgugPZ 2/122121)2(2 ldghugudlhhZZhf 756. 2)()22(785. 0785. 02/52/12222 ddldghldghddududVVaaaaaSSa %6 .175%10011756. 2 用

9、水量增加：用水量增加：間列柏努力方程間列柏努力方程與與在截面在截面3-31-1 (2)2圖圖b121h.(1) 223123332111 fhgugPZgugPZ 間列柏努力方程間列柏努力方程與與在截面在截面2-23-32).(. 222322222333 fhgugPZgugPZ (3) .22 (2)(1)233122222111 ffhhgugPZgugPZ ：gudlgudlhhZZhhbbbbff2222223231212331 )(42222(2)223231223231 bbbbbbbuugdlgudlgudlh 2圖圖b121h2/1233123)516(2ldghuuubbb

10、b 265. 1)58()()2516(785. 0785. 02/12/52/1222232 dddghlldghddududVVbbabbSSb %5 .26%10011265. 1 用水量增加：用水量增加：的解法有：的解法有：同上同上(1) (3)2圖圖c121h222121c2/14 4 )2(ududVldghuS 又又 177. 1)5025(1)(1)22()(12/12/522/12222222121 dddghlldghddudududVVSSc %7 .17%10011177. 1 用水量增加：用水量增加： 2. 在附圖中，管徑在附圖中，管徑d1相同，相同，d2等于等于 ，

11、A、B兩點(diǎn)距離一兩點(diǎn)距離一樣。閥門阻力系數(shù)相等，管內(nèi)流量相同。試問：樣。閥門阻力系數(shù)相等，管內(nèi)流量相同。試問：（1）壓差計讀數(shù)）壓差計讀數(shù)R1、R2、R3的大小如何？的大小如何？（2）若流動方向改變，）若流動方向改變，R1、R2、R3的讀數(shù)有何變化？的讀數(shù)有何變化？d12圖圖a圖圖b圖圖c（1） Ra=RbRc 圖圖 a中，在中，在A，B處列柏努利方程處列柏努利方程圖aAB(1). 2222fBBBAAAhgugPZgugPZ 2).(. 2g 2uhPPfBA 閥閥)3.(22)(2020guRugRPPaaBA 壓差計讀數(shù)：壓差計讀數(shù)：（1） Ra=RbRc 圖圖 b中，在中，在A，B處列

12、柏努利方程處列柏努利方程圖bAB閥閥fBBBAAAhgugPZgugPZ 2222 )4(. 2)(2uhZZgPPfBABA 閥閥bbBBAAgRRZgPgZP0)( 壓差計讀數(shù)：壓差計讀數(shù)：)5(. )()( 0bBABAgRZZgPP babRRguR 即有：即有：中有：中有：代入代入 2(4)20 （1） Ra=RbRc圖bABcbabcfffABABffABBABAffBBBAAARRRRRhhhguuuuddhhguuZZgP P hhgugPZgugPZc 2:(6) 2 2)6.(2)( 22BA 22122222閥閥閥閥縮小縮小閥閥縮小縮小閥閥縮小縮小式右邊式右邊即即截面間列柏努力方程截面間列柏努力方程與與中，在中，在圖圖 （2）若流向相反，則）若流向相反，則 3. 離心泵將真空鍋中的離心泵將真空鍋中的20水通過直徑為水通過直徑為100mm的管路送的管路送往敞口的高位槽中，兩液面差為往敞口的高位槽中，兩液面差為10m，真空鍋裝有真空表，真空鍋裝有真空表P1且且讀數(shù)為讀數(shù)為600mmHg。泵進(jìn)口處真空表讀數(shù)為。泵進(jìn)口處真空表讀數(shù)為294mmHg，在出口，在出口管路上有一孔板流量