流體力學(xué)課件-ch

流體力學(xué)課件流體力學(xué)是研究流體（液體和氣體）的靜止和運動規(guī)律的學(xué)科。該課件將涵蓋流體力學(xué)的基礎(chǔ)概念、原理和應(yīng)用，并提供豐富的例題和練習(xí)。by課件大綱第一章流體的基本概念流體的定義和特性壓力的定義壓力的測量壓力的傳遞流體靜力學(xué)浮力第二章流體的運動學(xué)流速的定義流線和流管連續(xù)性方程伯努利方程伯努利方程的應(yīng)用第三章管道流動層流和湍流蘭肖公式管道損失水力徑流第四章泵和風(fēng)機泵的基本概念離心泵的工作原理離心泵的特性曲線離心泵的選型風(fēng)機的基本概念第一章流體的基本概念流體力學(xué)是研究流體（液體和氣體）的運動規(guī)律及其與固體邊界相互作用的學(xué)科。流體力學(xué)是物理學(xué)的一個重要分支，在工程技術(shù)、航空航天、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。流體的定義和特性不可壓縮性流體可以流動，改變形狀，并且難以壓縮。粘性流體之間存在內(nèi)部摩擦力，稱為粘性，影響流體運動。表面張力流體表面具有張力，使表面積最小化。毛細(xì)現(xiàn)象流體在毛細(xì)管中上升或下降，取決于表面張力和液體與固體之間的附著力。壓力的定義壓力定義壓強是指作用于物體表面上的垂直力與受力面積之比。單位常用的單位為帕斯卡(Pa)、千帕(kPa)或巴(bar)。壓力的測量壓力計壓力計是一種測量液體或氣體壓力的儀器。壓力計通過測量流體對容器壁的壓力來確定壓力的值。壓強傳感器壓強傳感器通過測量壓力引起的物理量變化來測量壓力，例如電阻、電容或應(yīng)變。壓強傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備和航空航天等領(lǐng)域。壓力計的使用壓力計的校準(zhǔn)和使用非常重要。在使用壓力計之前，需要進(jìn)行校準(zhǔn)以確保其精度。此外，在使用壓力計時還需要注意安全問題，例如避免過載和損壞。壓力的傳遞壓力是指作用在物體表面上的力，單位面積上的力。壓力的傳遞是流體力學(xué)中的一個重要概念，它解釋了流體如何將壓力傳遞到周圍的物體或流體。1帕斯卡原理密閉容器中的靜止流體，壓力會向各個方向傳遞，且傳遞到各點的壓力大小相等。2壓力傳遞規(guī)律壓力傳遞的規(guī)律是由帕斯卡原理決定的，它指出靜止流體中的壓力會向各個方向傳遞，且傳遞到各點的壓力大小相等。3應(yīng)用壓力傳遞原理在生活中有著廣泛的應(yīng)用，比如液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、水壓系統(tǒng)等。壓力傳遞的原理是理解流體行為和應(yīng)用的關(guān)鍵，它在許多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。流體靜力學(xué)1靜止流體靜止流體是指處于靜止?fàn)顟B(tài)的流體，其內(nèi)部各個部分之間沒有相對運動。2壓力靜止流體中，壓力在各個方向上都相等，稱為靜壓力。3浮力靜止流體對浸入其中的物體產(chǎn)生向上的浮力，大小等于物體排開流體的重量。4基本原理流體靜力學(xué)主要研究靜止流體的平衡狀態(tài)和壓力分布規(guī)律，是流體力學(xué)的基礎(chǔ)。浮力浮力是物體浸沒在流體中時，流體對物體向上托的力。浮力的大小等于物體所排開流體的重量。1阿基米德浮力的發(fā)現(xiàn)者2密度浮力與物體密度有關(guān)3體積浮力與物體浸沒體積有關(guān)4重量浮力與流體密度有關(guān)第二章流體的運動學(xué)流體力學(xué)中一個重要分支，研究流體運動規(guī)律。涵蓋流速、流線、流管、連續(xù)性方程等概念。流速的定義流速是指流體在單位時間內(nèi)通過某一截面的體積，通常用米每秒（m/s）或厘米每秒（cm/s）表示。流速是流體運動學(xué)中的一個重要參數(shù)，它可以用來描述流體的運動速度和方向。流線和流管流線是流體中任意一點的瞬時速度方向線。流管是由無數(shù)條流線組成的管狀空間。流線和流管是描述流體運動的工具，可以幫助我們理解流體運動的規(guī)律。連續(xù)性方程1質(zhì)量守恒流體流動過程中，質(zhì)量守恒。2控制體積定義一個控制體積，觀察流體進(jìn)出。3公式表達(dá)流入質(zhì)量等于流出質(zhì)量加上體積內(nèi)質(zhì)量變化。連續(xù)性方程描述了流體流動過程中質(zhì)量守恒的原理。通過定義一個控制體積，并觀察流體進(jìn)出控制體積的質(zhì)量，我們可以得出質(zhì)量守恒的數(shù)學(xué)表達(dá)式。伯努利方程1能量守恒伯努利方程描述了理想流體在流動過程中，能量守恒的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。2三個守恒它將流體速度、壓力和高度三個因素聯(lián)系起來，并表明總能量守恒。3重要應(yīng)用伯努利方程在航空、水利、機械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。伯努利方程的應(yīng)用噴嘴伯努利方程可以用來計算噴嘴的出口速度和流量，噴嘴用于將流體的速度和壓力轉(zhuǎn)換為動能。文丘里管文丘里管利用伯努利方程原理測量流體的流量，其原理是根據(jù)流體的速度變化來計算流量。飛機機翼飛機機翼利用伯努利方程產(chǎn)生升力，機翼上方的氣流速度更快，壓強更低，從而產(chǎn)生升力，使飛機能夠飛行。第三章管道流動本節(jié)將介紹流體在管道中流動的基本概念和規(guī)律。重點講解層流和湍流、蘭肖公式、管道損失和水力徑流等內(nèi)容。層流和湍流層流流體流動平穩(wěn)，各層流體之間相互平行移動，沒有相互混合。湍流流體流動混亂，各層流體相互混合，產(chǎn)生漩渦和亂流。蘭肖公式粘度(Pa·s)密度(kg/m3)蘭肖公式用于計算流體的雷諾數(shù)，用于判斷流體流動是層流還是湍流。公式中，ρ為流體密度，μ為流體粘度，v為流體速度，d為管道直徑。管道損失管道流動中，流體克服摩擦阻力導(dǎo)致能量損失，稱為管道損失。管道損失主要包括沿程損失和局部損失兩部分。1沿程損失流體在管道中流動時，由于摩擦阻力產(chǎn)生的能量損失。2局部損失由于管路中存在閥門、彎頭、變徑等局部阻力產(chǎn)生的能量損失。水力徑流定義水力徑流是指流體在管道中流動時，流體所占有的面積與管道橫截面積的比值。它反映了流體在管道中流動時的充盈程度。計算水力徑流的計算公式為：水力徑流=濕周/管道橫截面積，其中濕周是指流體與管道接觸的周長。影響水力徑流的大小會影響流體的流動阻力，從而影響管道的輸送效率。水力徑流越大，流動阻力越小，輸送效率越高。應(yīng)用水力徑流的概念在管道設(shè)計中應(yīng)用廣泛，用于優(yōu)化管道尺寸，提高輸送效率，降低能耗。第四章泵和風(fēng)機泵和風(fēng)機是流體機械的兩種主要類型，它們在工業(yè)和日常生活中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。泵主要用于輸送液體，而風(fēng)機主要用于輸送氣體。泵的基本概念提升液體高度泵是一種將機械能轉(zhuǎn)換為液體能量的設(shè)備，用于將液體提升到更高的位置或推動液體流動?？朔毫p失泵通過克服液體流動過程中產(chǎn)生的壓力損失，來實現(xiàn)液體的提升和輸送。連接管道系統(tǒng)泵通常連接到管道系統(tǒng)中，用于向系統(tǒng)中輸送液體，并滿足各種工業(yè)和民用需求。離心泵的工作原理1吸入液體從吸入口進(jìn)入泵體2旋轉(zhuǎn)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動液體旋轉(zhuǎn)3離心力液體受到離心力，向外流動4排出液體從出口排出，壓力升高離心泵的核心部件是葉輪，它高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生離心力，將液體從吸入口吸入，并沿著葉輪通道向外拋出。在旋轉(zhuǎn)過程中，液體的動能增加，并轉(zhuǎn)化為壓力能，從而實現(xiàn)液體的提升和輸送。離心泵的特性曲線離心泵特性曲線是描述離心泵性能的重要指標(biāo)。曲線圖示了流量、揚程、效率、功率等參數(shù)之間的關(guān)系，便于選擇合適的泵型。常見的特性曲線包括流量-揚程曲線、效率-流量曲線、功率-流量曲線等。離心泵的選型流量根據(jù)實際使用場景，選擇能夠滿足所需流量的泵型。流量過低，會導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下。流量過高，則會造成泵體負(fù)荷增加，甚至損壞。揚程揚程是泵將水提升的高度，需要考慮輸送距離、管道阻力以及用戶實際需求。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速影響泵的性能和噪音。轉(zhuǎn)速越高，泵的流量和揚程越高，但噪音也越大。選擇合適的轉(zhuǎn)速需綜合考慮效率和噪音控制。工作介質(zhì)根據(jù)工作介質(zhì)的種類和性質(zhì)，選擇耐腐蝕、耐磨損、耐高溫的泵體材料。例如，針對強腐蝕性液體，需要使用耐腐蝕材料。風(fēng)機的基本概念11.風(fēng)機類型風(fēng)機種類繁多，如軸流風(fēng)機、離心風(fēng)機、斜流風(fēng)機等，根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)的不同，各自具備不同的特點。22.工作原理風(fēng)機利用旋轉(zhuǎn)葉片將空氣加速，并通過改變氣流方向，從而產(chǎn)生風(fēng)壓，達(dá)到通