[理学]一元流体动力学基础.ppt

第一节 流体流动的基本概念 二、稳定流动与非稳定流动 稳定流动 ——在流体流动过程中，任一截面上流体的物理性质 （如密度、黏度等）和运动参数（如流速、流量和压力） 均不随时间发生变化，这种流动称为稳定流动。 三、三元、二元、一元流动 三元流动 在流体稳定流动过程中，运动参数是x，y，z三维空间的函数，又称为空间流动。 第二节 稳定流动的物料衡算??连续性方程 对于不可压缩流体， 例9-1 水在圆形管道中作稳定流动，如图9-3所示，由细管流入粗管。已知粗管为?89mm?4mm，细管为?57mm?3.5mm，细管中水的流速为v1?2.8 m/s，试求粗管中水的流速v2。 例9-2 截面为500mm?400mm的矩形送风道，通过a、b、 c、d四个300mm?300mm的送风口向室内输送冷空气，如图9-5所示。若送风口的平均流速均为5m/s，求通过1—1,2—2，3—3截面上的风量和风速。 第三节 稳定流动的能量衡算——伯努利方程 一、理想流体稳定流动时的机械能衡算 二、实际流体稳定流动时的机械能衡算 2.外加能量 三、伯努利方程的讨论 四、伯努利方程的应用 2. 伯努利方程应用示例 （1）确定管路中流体的流速和流量 （2）确定容器的相对位置 （4）基准面的选取。可任意选择，但须与地面平行， 两个截面必须是同一基准面。通常取其中位置较低的截面 作为基准面。当截面与地面平行时，则基准面与该截面重合；若截面与地面垂直，则基准面通过该截面的中心。 （5）单位必须一致。统一单位后再进行计算。两截面 上压力要同时用绝对压力或相对压力（表压力）表示。 伯努利方程 敞口容器自由液面上的压力为大气压；管道出口截面 上的压力为大气压; 流体在水箱、水槽等截面较大的容器 中的流速可认为是零。 需注意： （7）当一个问题中有2个未知量时，需和连续性方程 联立求解。 伯努利方程 （6）对分流或合流的情况，单位质量流体的能量守恒 关系依然存在，如分流时, 只是分别表现为截面1→2和截面 l→3的两个能量关系式而已。当没有外加能量时，则 求解问题的一般步骤是： 划分截面 伯努利方程和连续性方程联立，可以全面解决 流动系统中流速和压力的计算问题。 分析流动 选择基准 列解方程 例9-3 如图9-11所示，在一液位恒定的敞口高位槽中， 液面距水管出口的垂直距离为7m，管路为?89mm?4mm 的钢管。设总的能量损失为6.5mH2O。试求该管路流量为 多少m3/h。 * 第九章 一元流体动力学基础 学习导引 在自然界或工程实际中，流体多处于运动状态，研究流体的运动规律具有更重要、更普遍的意义。流体由于具有流动性，所以其流动规律与刚体或质点运动有很大区别。但流体流动属于机械运动范围，符合质量守恒、能量守恒等定律。流体动力学的任务就是从这些定律出发研究流体在外力作用下的运动规律及这些规律在工程上的应用。 本章首先介绍描述流体流动的一些基本概念，然后讨论反映流体流动规律的基本方程??连续性方程和柏努利方程，并且阐明了两个基本方程在工程应用上的分析计算方法。 学习要求 本章的重点是连续性方程和柏努利方程，通过学习应达到以下要求： 1.理解稳定流动与非稳定流动的概念及与工程实际中流动现象的关系。 2.理解流量和平均流速的定义，掌握它们之间的计算关系。 3.掌握连续性方程的形式、使用条件，并能熟练应用于求解工程实际问题。 4.理解柏努利方程的推导过程，掌握实际流体柏努利方程的三种表示形式、使用条件和注意事项，并能熟练应用于求解工程实际问题。 本章难点 应用连续性方程和柏努利方程求解工程实际问题需要掌握方程的适用条件，基准面和计算截面的选取有一定的灵活性。巧妙地选取基准面和计算截面可以减少未知量数目，从而使计算简化。有时更需要间接计算，这方面也会有一定难度。应结合例题与习题加强练习。 一、流量和流速 1.流量 ——单位时间内流经设备或管道任一截面的流体数量 。 流量有二种表示方法: 体积流量 符号: qV, 单位:m3/s或m3/h 质量流量 符号: qm, 单位:kg/s或kg/h 当气体流量以体积流量表示时，应注明温度和压力 2.流速 ——流体质点在单位时间内在流动方向上所流经的距离。 流速 （1）管道截面 与流体流动方向垂直的管道截平面。 （2