流体力学泵与风机考试复习课件精要.ppt

流体力学，泵与风机 流体力学： 研究流体的运动和平衡规律，以及流体与固体之间相互作用的一门科学。 换句话说，流体力学的主要任务是研究流体与物体之间的相互作用，以及流体在静止或运动时所遵循的基本规律。 目录 1.流体的物理性质 2.流体的机械能守恒 3.流动阻力及管路特性曲线 4. 流体机械的分类和结构 5. 流体压力的测量 1.流体的基本物理性质 (1)粘性?? (2)可压缩性? (3)易流动性 （即受剪切力作用可产生变形） 1.1 流体作为连续介质的假设 在研究宏观的流体流动时不考虑流体分子之间的间隙，而将流体看作是由无数流体质点连续地、无空隙地充满的介质。 1.2 流体的压力，密度 压力： 流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的静压力，简称压力P（Pa）。其表达式： P=F/A 单位：Pa (1Pa=1N/m2) 单位换算： 1MPa=106Pa 1bar=0.1Mpa 1mmH2O=0.918Pa 1atm=1.0133*105Pa 压力流体的性质 （1）流体压力的方向总是于作用面垂直，并指向作用面 （2）静止流体内部任意点处的流体静压力在各方向上是相等的。 流体的密度: 流体的密度指单位体积流体的质量。密度随流体种类、压力而变化。 1.3 压缩性与膨胀性 流体的压缩性：流体受到压缩体积就要变小的特性。 在一般工程中，通常把气体作为可压缩流体来处理。 流体的膨胀性：物体具有热胀冷缩的性质，流体也不例外，称为流体的膨胀性。 1.4 流体的粘性 牛顿内摩擦定律 单位面积的摩擦阻力： 牛顿内摩擦定律：单位面积的摩擦力与速度梯度成正比，其比例系数为μ。 粘性流体 实际流体均具有粘性，即μ≠0，所以实际流体又称为粘性流体。 μ＝0的流体则称为理想流体。 静止流体，粘性表现不出来，所以对流体力学而言，静止流体既可作为理想流体，也可作为粘性流体。 2 流体力学基础 流动的几个基本概念 层流与紊流 管内流速分布 流体动力学基本方程 2.1 流体流动的几个基本概念 迹线 —— 某一流体质点在一段时间内运动的轨迹。 流线―流线是一条空间曲线，在某一瞬时，此曲线上每一点的速度矢量总是在该点与此曲线相切。 流线： 在定常流动条件下，任意一流体质点总有自己确定的轨迹，流线不能相交，因为在同一瞬时，同一空间点上不可能有几个流动方向。 有效截面: 若截面与流束中每一流线都正交，此截面称为有效截面。 对不同的截面，有效截面可以如图选取。 流量——单位时间通过有效截面的流体量。 体积流量 m3/s 重量流量 N/s 质量流量 kg/s 2.2 流体的机械能守恒 机械能：由流体的位置、压力和运动所决定的位能、压力能和动能。 位能：mgz 压力能：mp/ 动能：mv2/2 比机械能：1kg流体所具有的位能、压力能和动能的总和。 比位能：gz 比压力能：p/ 比动能：v2/2 流体的机械能守恒 静止流体和运动流体都遵循能量的守恒原理，用一个统一的关系式进行描述。 位置1流体比机械能 = 位置2流体比机械能+1和2间比能量损失 理想流体的伯努利方程 如果质量力仅仅是重力f=mg z为单位重量流体具有的位势能，又称位置高度或位置水头； 为单位重量流体具有的压强势能，又称压强高度或压强水头； 为单位重量流体具有的动能，又称速度水头或动压头。 整个流场所有各点的总机械能为一常数。 流体中总水头线是沿程下降的，而测压管水头线可沿程上升、下降或不变。 2.3 流体动力学基本方程 （1） 流体流动的连续性方程 ： 流入控制面的流体质量 ＝ 流出控制面的流体质量 （2）能量方程 理想流体的伯努利方程 粘性流体总流的伯努利方程 流体力学的基本方程： 连续性方程 伯努利方程 粘性流体总流的伯努利方程 对于粘性流体，由于存在摩擦阻力，耗掉了流体的部分机械能，所以总机械能逐步减少。 粘性流体管流，测压管水头线沿程的变化可能上升，下降，或保持不变。 流体流动基本方程的应用 求流速 求压力 同时求流速和压力 3 流动阻力及管路特性曲线 流态的判断 流动阻力 管路特性曲线 3.1 层流与紊流: 流动状态的判定 雷诺数 Re：反映惯性力与粘性力的对比关系 临界雷诺数 Re 层流 湍流 3.2 管内流速分布 一般情况下，某一截面（例如：管内流动的某一截面）的流体速度分布并非线性函数，而是曲线分布。 圆管内的速度分布 工程计算中