1、2022-5-181 基礎篇 第一章第一章 流體力學基本知識流體力學基本知識2022-5-182 一、流體的概念一、流體的概念 液體和氣體易于流動，統稱為流液體和氣體易于流動，統稱為流體。體。 二、流體力學的概念二、流體力學的概念 研究流體平衡與運動的力學規律研究流體平衡與運動的力學規律及其應用的科學及其應用的科學2022-5-183 三、流體的主要物理性質三、流體的主要物理性質 1 1、密度及比容：、密度及比容： 物體單位容積所具有的質量物體單位容積所具有的質量稱為密度；而密度的倒數即單位稱為密度；而密度的倒數即單位質量的容積稱為比容質量的容積稱為比容 2022-5-184 2、容重或重度

2、物體單位容積的重量2022-5-185 3、流體的壓縮性及膨脹性 1）壓縮性： 流體的容積與壓強的變化成反比的性質 2）膨脹性： 容積與溫度變化成比例的性質2022-5-186 液體的壓縮性及膨脹性很小、在很多工程技術常忽略不計，對工程計算誤差影響甚小。 但在熱水工程中為了保證運行安全，還是應考慮其膨脹性，如在熱水工程中設膨脹水箱、安全閥等。2022-5-187 氣體具有顯著的壓縮性和膨膿性，其容重、壓強和熱力學溫度三者的關系如下式：對于流速較低的氣體，在壓強及溫度變化不大時，其容重的變化也比較小，在一般工程應用中可視為常數。 2022-5-188 4、易流性 流體的形狀隨容器形狀的不同而改變

3、，這是由于流體不能承受剪力所形成的，這種性質稱為易流性。 液體在重力作用下由高處向低處流，易流性是改變液體運動狀態的主要因素。 2022-5-189 5、粘滯性 流體在運動中，由于分子問的動量交換和分子間的作用力會引起內摩擦阻力，這種性質稱為流體的粘滯性。 粘滯性的大小隨流體的種類及所處的外界條件而不同。例如流體中的水與重油，溫度的高低都影響其粘滯性的變化。 牛頓試驗研究提出與粘滯性有關的內摩擦定律為 2022-5-18102022-5-18112022-5-1812 四、計量單位 1、國際單位 1）基本單位：長度、質量、時間、熱力學溫度、物質的量、電流和發光強度7種物理量的單位。 其中與流體

4、力學及傳熱學有關的是前5種 相應的單位名稱和符號為米(m)、千克(kg)、秒(s)、開爾文（k）、摩爾(mol)，2022-5-1813 2）導出量和導出單位 均以基本量和基本單位表示，如速度為ms、密度為kgm3、耗熱量為w等。 . 2022-5-1814 2、工程單位 1）基本單位 工程單位以力(kg)、長度(m)及時間(s)三個物理量為基本量 其他的物理單位均以基本量表示 如密度為kgm3、速度為ms、容重為kgm3、壓強為kgcm2及熱量(cal)等2022-5-1815第二章 流體靜力學 一、流體靜力學概念 研究流體靜止或平衡時的力學規律及其工程應用的科學。 由于，不呈現粘滯性，不存

5、在切力，也不能承受拉力，故其所受的力只能是壓力。 2022-5-1816 二、壓強 在靜水中，取一微小面積w,其上作用靜水壓力P，則面積上的平均壓強 2022-5-18172022-5-1818 三、靜止流體壓強的兩個特性： (1)靜止壓強的方向 必然沿著作用面的，即垂直指向作用面。這是因為靜止流體內的應力只能是壓應力； (2)流體中任一點靜水壓強的大小 與作用的方向無關。換言之，一點上各個方向的壓強均相等。這是因為靜止流體中某一點受四面八方的壓應力而達到平衡。2022-5-1819 四、流體靜力學基本方程2022-5-18202022-5-1821第三章 流體動力學 一、 動力學的基本原理

6、流體動力學是研究流體運動規律的科學。 在流體靜力學中壓強只與水深有關，或者說與所處空間位置有關 在流體動力學中，壓強還與運動情況有關 2022-5-1822 二、流體運動的基本概念 流體運動是由無數流體質點的運動所組成的，且各質點之間都有力相互作用，質點上的力和其本身的運動存在一定的規律性，找到其原因，就可以解決運動中的問題。 下邊介紹流體運動中的幾個基本概念。2022-5-1823 1、流線 液流中同一瞬間由許多質點組成的曲線，該曲線上任一點的切線方向就是該點的流速方向，它形象地描繪了該瞬時整個液流的流動情況(圖31)2022-5-1824 2、流管 在液流中取一封閉垂直于流向的平面，在其中

7、劃出權微小面積，則其周邊上各點的流線構成流管 3、流束 流管內流線的總和 4、股流 充滿流管內的流體2022-5-1825 5、過流斷面 在股流上垂直于所有流線的截面。其形狀隨流線形狀而定可能是平面或曲面。 6、元流與總流 過流斷面為無限小時的流束稱為元流 過流斷面為有限大時的流束稱為總流。2022-5-1826 三、流體運動的分類 流體運動受其物性和邊界條件的影響呈現復雜的運動情況。 常根據運動特點對其進行分類。 2022-5-1827 1根據流動要素(流速與壓強)與流行時間分類 1）恒定流 流場內任一點的流速與壓強不隨時間變化，而僅與所處位置有關的流體流動稱為恒定流。 在這種流動中流線與質

8、點運動的軌跡相重合。 2）非恒定流 運動流體各質點的流動要素隨時間而改變的運動則稱為非恒定流，水位隨水的放出而不斷改變的水流運動。 非恒定流的情況較復雜，以后一般問題多為恒定流的。 2022-5-1828 2根據流體流速變化分類 1）均勻流 流體流速的的水流稱為均勻流。 這種穩定流動的流線為相互平行的直線，在輸送流體的等管徑管道內的液流即屬于均勻流。 2）非均勻流 流體過流斷面沿程改變或流動方向變化，會使同一流線上的各點流速大小和方向發生變化這種流動稱為非均勻流。 在管道上擴大或縮小處的水流運動即為非均勻流。在非均勻流中，若流線幾乎是平行的且接近直線對稱為漸變流，過流斷面可認為是平面；不能滿足

9、漸變流條件的非均勻流即為急變流。 2022-5-1829 3、按液流運動接觸的壁面情況分類 1）有壓流 流體過流斷面的周界為壁面包圍，為有壓流或壓力流。般供水、供熱管道均為壓力流。 2）無壓流 流體過流斷面的壁和底均為壁面包圍，但者稱為無壓流或重力流。如河流、明渠等。 3）射流的液流，如噴泉、消火桂等噴射的水柱。 2022-5-1830 四、流體流動的因索 1、過流斷面 流體流過通道的斷面積稱為過流斷面，單位為m2 。在均勻流，過流斷面為一平面。2022-5-1831 2平均流速 在不能壓縮及無粘滯性的理想均勻流中，流速是不變的。 但在實際工程中，流體與流道壁間存在著摩阻力，過流斷面上各點的流

10、速是不等的，靠近壁處阻力大、流速小，近中心處流速大(圖32)。2022-5-1832 為計算方便，常取過流斷面上的平均流速 2022-5-1833 3、流量2022-5-1834 五、流體運動的基本方程 1、連續性方程2022-5-1835 2、能量方程2022-5-18362022-5-18372022-5-18382022-5-18392022-5-1840第四章 流體流動阻力 流體具有不同的粘滯性，在流動中為了克服阻力而消耗的能量稱為阻力損失。，因此計算流體的阻力損失應了解水流的形態。 2022-5-1841 一、 流體的流動形態 流體在流動中，由于流速不同而呈現出兩種不同的流動形態層流和紊流。 1、層流與紊流 在一端裝有閥門的長玻璃管中充滿水，稍開啟閥門放水，并由小管注入有顏色水流，則可見管內顏色水成一穩定細梳，這種流型稱為。當閥門開大，水流速增加時，管中有色線產生振蕩被動再開大閥門到一定程度，流速增大，水流中色線摻混紊亂，此時稱為紊流。 2022-5-1842 2、雷諾數 英國物理學家雷諾曾作過試驗并得到判斷流型的計算式，稱為雷諾公式：2022-5-18432022-5-1844 3、沿程損失和局部損失 1）沿程損失 流體流動