[理学]2流体静力学多媒体教案.ppt

第1.1节 流体基本性质 主要内容： 1.1.1 研究流体流动问题的重要性 1.1.2 流体的特征 1.1.3 连续介质假定 1.1.4 流体的可压缩性 1.1.5 流体的分类（可压缩性） 1.1.6 作用在流体上的力 第1.1节 流体基本性质 1.1.1 研究流体流动问题的重要性 流体是气体与液体的总称。 重要性： （1）流体流动是最普遍的化工单元操作之一。 （2）研究流体流动问题是研究其它化工单元操作的重 要基础。 第1.1节 流体基本性质 第1.1节 流体基本性质 第1.1节 流体基本性质 1.1.2 流体的特征 具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。 第1.1节 流体基本性质 1.1.3 连续介质假定 假定流体是由无数彼此之间没有间隙、充满所 占空间的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 流体质点的特点： （1）由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备 尺寸、远大于分子自由程。(足够大、足够小） 第1.1节 流体基本性质 （2）流体质点作为研究流体流动的最小单元 （3）流体质点在外力作用下存在着相对运动 工程意义： 利用连续函数的数学工具，表示流体流动中的各 种运动参数和物理性质。 第1.1节 流体基本性质 1.1.4 流体的可压缩性 （1）定义 当作用在流体上的外力增加时，流体的体积将减 小，这种特性称为流体的可压缩性。 （2）体积压缩系数β ①定义：在一定温度下，压力每增加一个单位时， 流体体积的相对缩小量。 ②表达式： 式中υ为单位质量流体的 体积，即流体的比容。 第1.1节 流体基本性质 ③讨论： a）公式中的负号表示压力增加时，体积缩小。 b）由于 ，所以 公式又可以写成 c）β值越大，表明流体越容易被压缩。 第1.1节 流体基本性质 1.1.5 流体的分类（可压缩性） 不可压缩流体：流体的密度不随压力变化而变化， 如大多数液体 可压缩性流体：流体的密度随压力发生变化， 如气体 在当 气体可当作不可压缩流体 第1.1节 流体基本性质 1.1.6 作用在流体上的力 （1）质量力（体积力）：是作用于流体每个质点上 的力，其大小与流体的质量成正比。 问：重力场中的重力，离心力场中的离心力 （2）表面力：是通过直接接触而作用于流体表面的 力，其大小与流体的表面积成正比。 问：垂直于表面的法向力——压力 平行于表面的切向力——剪切力 第1.2节 流体静力学 主要内容： 1.2.1 密度与比容 1.2.2 压力 1.2.3 流体静力学方程 1.2.4 流体静力学方程的应用 1.2.5 例题 1.2.1 密度与比容 1.2.1.1 密度 （1）定义：单位体积流体的质量 （2）表达式： （3）单位： （4）关系： （5）如何求？ ①对于纯组分 a、液体：（T↑，ρ↓） P 变化，ρ变化不大； T 升高，ρ减小，但这种变化也很小。 b、气体： 理想气体： 实际气体：利用真实气体状态方程式来推导 注意：手册中查得的气体密度是在一定压力与温度 下之值，若条件不同，则需进行换算 ②对于混合物 A、液体混合物（混合前后体积不变） B、气体混合物（混合前后质量不变） 1.2.1.2 比容 （1）定义：单位质量流体的体积 （2）表达式： （3）单位： 1.2.2 压力 （1）定义：是指垂直作用于流体表面的力，其方向 指向流体的作用面。通常单位面积上的压力为 流体的静压强。 讨论：①截面A，②点A（各向同性） （2）单位： ①国际单位制： ②液柱高度h ： ③标准大气压为计量单位： （3）表示方法： 绝对压力：以绝对真空作为基准测得的压力 表压：以当时当地大气压为基准测得的压力 讨论： ①压力单位与表示方法不同 ②压力要指明计量标准 ③当时当地大气压与标准大气压的关系 ④表压为负值，称为真空度 1.2.3 流体静力学方程 流体静力学方程式 适用条件： 连续、静止、均质、在重力场下研究的不可压 缩性流体 讨论： （1）压力传递原理 （2）液柱高