第一节流体流动讲述.ppt

第 一 章 流 体 流 动 一、流体的静压强 二、流体的密度与比容 三、流体静力学基本方程 四、流体静力学方程的应用 概述 流体：除了固体以外的物质。如气体、液体。具有易流动性、粘性。 不可压缩流体：体积不随温度和压力变化，如液体。 可压缩流体：体积随温度和压力变化，如气体。 一 、流体的静压强 1、压强的定义 垂直作用于流体单位表面积上的法向力(压力)，称为流体的静压强，简称压强。 二、流体的密度与比容 三、流体静力学方程 1、方程的推导 四、静力学方程的应用 1、压强与压强差的测量 * * 第 一 节 流体静力学基本方程 P = F / A 在静止流体内，过任一点的任意面积△A，垂直作用于该 面积上的压力为F，则 ~所取面积上的平均静压强 当△A→0，则P为该点处的静压强 atm（标准大气压）； 工程大气压 kgf/cm2、bar； 流体柱高度（mmH2O，mmHg等）； 其它常用单位有： 说明：因流体是有易流动性，静止流体任意面积上只承 受大小相等方向相反的静压力，不存在切向力。 总压力：作用于整个面积上的力。 SI制单位：N/m2，即Pa。 换算关系为： 2、压强的表示方法 1）绝对压强（力）： 以绝对零压为基准，流体的真实压强 2）表压 （强）： 以外界大气压为基础，即压力表上读取的高于大气压强的值称为表压。 表压强=绝对压强-大气压强 3）真空度： 真空表的读数 真空度=大气压强-绝对压强=-表压 绝对压强、真空度、表压强的关系为 绝对零压线 大气压强线 A 绝对压强 表压强 B 绝对压强 真空度 当用表压或真空度来表示压强时，应分别注明。 如：4×103Pa（真空度）、200KPa（表压）。 密度定义 单位体积的流体所具有的质量，ρ; SI单位kg/m3。 2. 影响ρ的主要因素 液体： ——不可压缩性流体 气体： ——可压缩性流体 3.气体密度的计算 理想气体在标况下的密度为： 例如：标况下的空气， 操作条件（T, P）下的密度： 由理想气体方程求得操作条件（T, P）下的密度 4.混合物的密度 1）液体混合物（理想溶液）的密度ρm 取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为: 假设混合后总体积不变(不考虑偏摩尔体积的影响)， ——液体混合物密度计算式 2)气体混合物的密度 取1m3 的气体为基准,令各组分的体积分率为:yA, yB,…,yn, 其中: i =1, 2, …., n 混合物中各组分的质量为： 当V总=1m3时， 若混合前后,气体的质量不变， 当V总=1m3时, ——气体混合物密度计算式 当混合物气体可视为理想气体时, ——理想气体混合物密度计算式 5.与密度相关的几个物理量 1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单位 为m3/kg。 2）比重(相对密度)：某物质的密度与4℃下的水的密度的比 值，用 d 表示。 在数值上: 在1-1’截面受到垂直向下的压力 在2-2’ 截面受到垂直向上的压力： 小液柱本身所受的重力： 因为小液柱处于静止状态， 两边同时除A 令 则得： 若取液柱的上底面在液面上，并设液面上方的压强为P0， 取下底面在距离液面h处，作用在它上面的压强为P ——流体的静力学方程 表明在重力作用下，静止液体内部压强的变化规律。 2、方程的讨论 1）液体内部压强P是随P0和h的改变而改变的，即： 2）当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部的 压强P仅与垂直距离h有关，即： 处于同一水平面上各点的压强相等。 3）当液面上方的压强改变时，液体内部的压强也随之 改变，即：液面上所受的压强能以同样大小传递到 液体内部的任一点。 4）从流体静力学的推导可以看出,它们只能用于静止的 连通着的同一种流体的内部，对于间断的并非单一 流体的内部则不满足这一关系。 5） 可以改写成 压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示，这就 是液体压强计的根据，在使用液柱高度来表示压强 或压强差时，需指明何种液体。 6)方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的 气体，只适用于压强变化不大的情况。 例：图中开口的容器内盛有油和水，油层高度h1=0.7m, 密度 ，水层高度h2=0.6m，密度为 1）判断下列两关系是否成立