1.2.流体动力学技巧.ppt

第二节 流体动力学 * 体积流量: 以体积表示 qv—m3/s 或 m3/h 质量流量: 以质量表示 qm—kg/s 或 kg/h。 二者关系： 1.1 流量：单位时间内流体在管路中流过的量。 1. 流体的流量与流速 1.2 流速 质量流速: 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。 流速（平均流速）: 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。 kg/（m2·s） 流量与流速的关系： m/s 2. 稳定流动与非稳定流动 稳定流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量 不随时间变化: 非稳定流动：流体在各截面上的部分或全部物理量 都随时间变化: 稳定流动 非稳定流动 3.质量守恒—连续性方程 对于稳定流动系统，在管路中流体没有增加和漏失的情况下： 推广至任意截面： —连续性方程 1 1? 2? 2 不可压缩性流体， 圆形管道 ： 即：不可压缩流体在管路中任意截面的流速与管内 径的平方成反比。 4. 能量守恒—柏努利方程 4.1 总能量衡算 衡算范围：1-1′、2-2′截面以及管内壁所围成的空间 衡算基准: 1kg 流体 基准面： 0-0′水平面 （1）内能: 1kg流体具有的内能为U（J/kg） （2）位能: 流体受重力作用在不同高度所具有的能量称为位 能：mgz,1kg的流体所具有的位能为zg（J/kg） （3）动能:流体以一定速度流动，便具有动能。动能= 1kg流体具有的动能为 （4）静压能: 1kg的流体所具有的静= （4）静压能: 1kg的流体所具有的静= （5）热能：设换热器向1kg流体提供的热量为 (J/kg) （6）外功(有效功)：流体输送机械（泵或风机）向流体作 功，1kg流体从流体输送机械所获得的能量称 为外功或有效功，用We表示，其单位为J/kg 机械能：位能、动能、静压能及外功，可用于输送流体； 内能与热能：不能直接转变为输送流体的能量。 以上能量形式可分为两类： 根据能量守恒原则，对于划定的流动范围，其输入的总能量必等于输出的总能量。 4.2 实际流体的机械能衡算 假设 流体不可压缩， 则 流动系统无热交换，则 流体温度不变， 则 (1) 以单位质量流体为基准 设1kg流体损失的能量为Σhf（J/kg），则有： 式中各项单位为J/kg。 并且实际流体流动时有能量损失。 —柏努利方程式（BE） （2）以单位重量流体为基准 将(1)式各项同除重力加速度g : 令 则 　式中各项单位为 —柏努利方程式 z —位压头 动压头 —静压头 总压头 He—外加有效压头 ΣHf—压头损失 4.3 理想流体的机械能衡算 理想流体是指流动中没有摩擦阻力的流体。 —理想流体柏努利方程式 * 理想流体的机械能守恒方程 4.4 柏努利方程的应用 管内流体的流量； 输送设备的功率； 管路中流体的压力； 容器间的相对位置等。 利用柏努利方程与连续性方程，可以确定： （1）根据题意画出流动系统的示意图，标明流体的流动方向，定出上、 下游截面，明确流动系统的衡算范围； （2）位能基准面的选取 必须与地面平行； 宜于选取两截面中位置较低的截面； 若截面不是水平面，是垂直于地面，则基准面应选过管中心线水平面。 （3）截面的选取 与流体的流动方向相垂直； 两截面间流体应是定态连续流动； 截面宜选在已知量多、计算方便处。 （4）各物理量的单位应保持一致，压力表示方法也应一致，即同为绝压　　　或同为表压,而且以Pa表示。 解题要则： * *