流体力学·泵与风机课件 - 广东轻工职业技术学院.ppt

流体力学·泵与风机课件 广东轻工职业技术学院·汽车系 授课教师：马炎坤 E-mail: mayankun@21 Tel: 020 全书共分两大部： ●流体力学 ●泵与风机 绪 论 ●什么是流体？ 通常说能流动的物质为流体，液体和气体易流动，我们把液体和气体称之为流体。 ●什么是流体力学？ 研究流体静止与运动的力学规律，及其在工程技术中应用的一门科学。 ●流体力学的基本内容： 流体静力学 流体运动学 流体动力学 流动阻力计算 城市建筑工程、环境工程、机械工程、石油化工、船舶、给排水工程等。 第一节 流体的主要力学性质 最基本的特性：流动性 几个与流体运动有关的物理性质： 密度、压缩性和热胀性、粘滞性、 汽化压强等 一、密度和容重 流体的密度是流体的重要属性之一，它表征流体在空间某点质量的密集程度，流体的密度定义为：单位体积流体所具有的质量，用符号ρ来表示。 对于流体中各点密度相同的均质流体，其密度 式中： M —流体的质量，kg； V—流体的体积，m3。 容重?：单位体积流体的重量。 ? = ?g 二、压缩性和热胀性 随着压强的增加，流体体积缩小；随着温度的增高，流体体积膨胀，这是所有流体的共同属性，即流体的压缩性和膨胀性。 1．液体的压缩性和热胀性 ●压缩性：用压缩系数β表示。 压缩系数的倒数1／β称为液体的弹性模量E。 ●热胀性：用热胀系数α表示。 从表0－2，0－3中可看出，水的热胀性和压缩性是很小的，一般情况下，可忽略不计。只有在如水击、热水采暖时才需要考虑水的压缩性和热胀性。 2．气体的压缩性和热胀性 气体的压缩性和热胀性要比液体的压缩性大得多，这是由于气体的密度随着温度和压强的改变将发生显著的变化。对于理想气体，其密度与温度和压强的关系可用热力学中的状态方程表示，即 压强不变的定压情况下：ρ1T1＝ρ2T2 （0 － 1） T↑，V↑，ρ↓；T↓，V↓，ρ↑。 等温过程： （0－2） p↑,V↓,ρ↑; p↓，V↑,ρ↓。 三、粘滞性 ㈠什么是流体的粘性 流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力（切向力或剪切力）以反抗相对运动的性质，叫做粘滞性。 ㈡流体的粘性实验 产生内摩擦力的原因： ◆分子间的吸引力 ◆分子不规则热运动产生的动量交换。 流层间单位面积上的内摩擦力称为切向应力，则 式中τ—切向应力，Pa。 ㈣运动粘度 在流体力学中还常引用动力黏度与密度的比值，称为运动黏度用符号ν表示，即 m2/s 四、汽化压强 即液体的饱和蒸汽压强，又称为沸腾压力。 液体某一温度→一个饱和蒸汽压力。 液体压力小于饱和压力，则汽化，产生气泡。 饱和蒸汽的压力大于汽化压强，则液化。 这就是造成水泵汽蚀的原因。 第二节 作用在流体上的力 作用在流体上的力可以分为两大类，表面力和质量力。 一、表面力 表面力是指作用在流体中所取某部分流体体积表面上的力，也就是该部分体积周围的流体或固体通过接触面作用在其上的力。 二、质量力 作用于流体的每一质点上，并与流体质量成正比的力称为质量力。 如重力（G=mg），直线加速运动的惯性力（F=ma），旋转运动的离心力（F=mrω2)等，其属于非接触性的力。 质量力可在x，y，z坐标轴上分解。 第三节 流体的力学模型 为了简化问题，提出几个主要的流体力学模型： 一、连续介质与非连续介质模型 连续介质模型：把流体视为由无数质点组成的没有空隙的连续体。 ∴可应用高等数学中的连续函数来分析流体和各种物理量随空间、时间的变化关系。 连续介质假设是合理的。∵①只研究宏观的机械运动，不研究微观的分子运动。②分子之间的距离比起工程尺寸极其微小，完全可忽略。 如火箭在高空非常稀薄的气体中飞行以及高真空技术中，其分子距离与设备尺寸可以比拟，这时不能再把流体看成是连续介质来研究，而是非连续介质模型。 二、不可压缩流体与可压缩流体的力学模型 通常认为，液体是不可压缩流体。当声波在液体内传递时，液体是可压缩的，如水锤现象。 气体大多数情况下，也可认为是不可压缩流体。在速度接近或超过音速时，视为可压缩流体。 三、理想流体与粘性流体（实际流体）的力学模型 不考虑粘性作用的流体，称为理想流体或无粘性流体。 粘性影响较大的实际流体，称为粘性流体