1.6流体静压平衡方程.ppt

17ICCE 第一章 流体基本性质与 静压平街方程 一　流体的密度、重度和比容 流体的密度 单位体积流体的质量称为密度 均质流体，密度可表示为 流体的比容 密度的倒数即为比容 流体的重度 工程单位制中，重度概念使用较多 重度与密度的关系式 二　流体的压缩性与热胀性 液体的压缩性与热胀性 温、压条件：1～500大气压，0 ～20℃ 一个大气压下 结论：一般工程条件下，可以忽略液体的压缩性和热胀性 二　流体的压缩性与热胀性 气体的压缩性与热胀性 气体分子间距较大，引力很小，压力或温度发生变化，其密度或重度都相应地发生变化，具有较强的压缩性和热胀性 气体定温条件下 恒压下 流体内部两流层的接触面上产生内摩擦力，又称流动切应力或粘性力 粘性力方向 流速大的流体层 粘性力方向与流速相反 阻碍流动 流速小的流体层 粘性力方向与流速相同 促进流体层加速 可以理解为初始条件， 即使处于静止状态的流体流动起来 牛顿内摩擦定律 表示成切应力为 负号的意义 负号表示切应力的方向，表示切应力的符号与速度梯度相反 从物理上我们可以给τ另一种解释——动量通量，即单位时间通过单位面积的动量。或说是靠近平板的流体从固体表面获得x方向的动量，然后由于粘性的作用沿-y方向传递 动量从高速区传向低速区，速度梯度可以看作是动量传递的“推动力” 动力粘度 速度梯度为一个单位时所产生的切应力 单位：牛·秒/米2　或　帕·秒 运动粘度 为便于“三传”的类比，牛顿内摩擦定律可写为 ?值越大，随分子扩散而发生的动量传递越强烈，故流体的流动性越差(下表为水与空气的粘度比较) 恩氏粘度（E） 用200[厘米3]液体流出某小孔所需时间与同体积293K的蒸馏水流出同一小孔所需时间的比值 易于测定 恩氏粘度与运动粘度间的换算公式 粘度值获取 常见流体的粘度及与温度的关系只能用实验方法测定，从可相应手册上查得 混合流体的粘度，可由经验公式估算 影响粘度的因素 1.5 流体的静压 绝对压力(P绝) 以绝对真空作零压而计算的 海平面大气压力为760毫米汞柱，为1个标准大气压(P大气) 注意：气体状态方程中采用绝对压力 相对压力(P表) 超出大气压力的那部分压力，称之为相对压力 一般测压仪表是测量相对压力，又称为表压 P表= P绝- P大气 真空度 流体相对压力为负值时， P绝- P大气值的绝对值称为真空度 真空度＝| P绝- P大气| 1.7 气体的位压头与静压头 一、位压头 水力学中压头 忽略周围介质（空气）浮力 单位重量液体对基准面所言所具有的位能 气体力学中位压头 空气浮力为决定性因素 气体所受体积力(质量力)为重力与浮力的合力，即 　(位能)=(体积力合力)×(流体重心至基准面的高差) 气体所受体积力以指向基准面为正，反之为负 单位体积气体具有的位能 位压头负号的含义：负号表示该气体运动到基准面需要外界提供能量 1.7 气体的位压头与静压头 二、静压头 静压头即流体的相对压力或表压，即：h静=p绝-p大气 静压头与表压在概念和数值上一致 对于气体 是该气体单位体积相对于周围气体所具有的静压能 对于液体 是单位重量相对于周围液体所具有的静压能 注意：静压头与位压头本质上存在不同 静压头只是相对于当地大气压而客观存在 仪表能测定，而不能直接计算 位压头的大小处决于研究者所取基准面的位置 仪表不能测定，只能根据所选基准位置进行计算 * 1.1 流体的分散性与连续介质模型 1.2 流体的压缩性与不可压缩模型 1.3 流体的粘性与理想流体模型 1.4 牛顿流体与非牛顿流体 1.5 流体的静压 1.6 流体静压平衡方程 1.7 气体的位压头与静压头 1.1 流体的分散性与连续介质模型 一、流体的分散性 固体： 原子（分子）排列结构短程有序，长程也有序，能保持自身体积与形状 液体： 原子（分子）排列结构短程有序，长程无序，能保持自身体积，形状随容器变化而变化 气体： 原子（分子）结构短程无序，长程无序，自身体积与形状随压力、温度和容器形状而变化 流体（液体和气体）与固体不同，分子间的联系比较松散，引力较小，自由运动较强烈。微观上来看，是分散的 二、连续介质模型 宏观流体模型（连续介质模型） 每立方厘米空气中的分子在标准状态下每秒互相碰撞约5×1019[次/秒]，撞一面器壁约2.2×1028[次/秒] ，由于分子碰撞频率很大，宏观上可将其看成内部不存在空隙的连续体 （注意：模型只适用于压力不太低的条件下，在超低压下不可用） 模型的合理性 一般情况下，可以忽视微观结构的分散性，而将流体看作内部