第一章 流体力学基础-2010-1.ppt

对不可压缩流体， 为常量，则有： 若在圆管中，d为管内径，有： 说明不可压缩流体在圆管内作稳态流动，速度与管径的平方呈反比 这一条件在处理实际问题常被遗忘。认为条件不充分,使问题的不到解决。 则 当 作业：P75 1, 3, 5 1.3.2 流体的密度 密度的定义： ρ=m/V , kg/ m3 液体密度 ρl=? (t) 气体密度 ρv=? (P,t) 理想气体: 混合物的密度： ρm 已知纯物质的密度及混合物的组成， (4) 流体的密度 密度的定义： ρ=m/V , kg/ m3 液体密度 ρl=? (t) 气体密度 ρv=? (P,t) 理想气体: 混合物的密度： ρm 已知纯物质的密度及混合物的组成， ① 对液体混合物： （混合前后体积不变） ② 气体混合物：混合前后压力与温度变化不大时， W---- 质量分数 x---摩尔分数 在压力不太高，温度不太低时，也可用下式计算 1.3.3 流体的压缩性 定义：当作用在流体上的外力增大时，流体体积要减小，这种特征称为流体的压缩性。 压缩性系数 ：当温度维持不变，压力每增加一个单位时，流体体积的相对变化量 或 ≠0 的流体称为可压缩流体，如气体 =0的流体称为不可压缩流体，如液体 u F 0 x u=0 y Y d u d y 平板间的流体剪切应力与速度梯 度 （1）牛顿粘性定律 1. 3.4 流体流动阻力 速度分布（速度侧形）：速度沿距离的变化关系 动画示意 牛顿粘性定律： 实测发现： 意义：剪应力的大小与速度梯度成正比。 描述了任意两层流体间剪应力大小的关系 （2） 流体的粘度 物理意义 ——动力粘度，简称粘度 （2）单位 SI单位制 ： Pa. S N/m2. s 物理单位制 ： P(泊)--- 达因.秒/厘米2 cP(厘泊) 换算关系：1cp=0.01P=10-3Pa.s=1mPa.s 单位：1St=1cm2/s=100cSt =10-4m2/s (3) 运动粘度 m2/s (4) 影响因素 ① 液体 粘度随温度升高而降低，压力影响很小。 ② 气体 粘度随温度升高而增大，压力影响很小。但在极高压力下，随压力增加有所增加；而在压力极低情况下也要考虑压力的影响。 (5) 数据来源 各种流体的粘度数据，主要由实验测得 混合物的粘度，按一定混合规则进行加和 对于分子不聚合的混合液可用下式计算 在缺少粘度实验数据时，可按理论公式或经验公式估算粘度。对于压力不太高的气体，估算结果较准，对于液体则较差。 常压下气体混合物的粘度，可用下式计算 不同流体的粘度差别很大。在压强为101.325kPa、温度为20℃的条件下，空气、水和甘油的动力粘度和运动粘度为： 空气 ＝17.9×10-6 Pa s， γ ＝14.8×10 -6 m2/s 水 ＝1.01×10 -3 Pa s， γ ＝1.01×10 -6 m2/s 甘油 ＝1.499Pa s， γ ＝1.19×10 -3 m2/s 理想流体：?=0 du/dy=0 τ=0 ∑hf=0 实际流体的速度分布 理想流体的速度分布 3、理想流体和实际流体 随粘度增加或速度梯度增加， τ增加， ∑hf增加 实际流体： ? 0 du/dy 0 τ 0 ∑hf 0 （4） 流体类型 （1）牛顿型流体：符合牛顿粘性定律的流体。 气体及大多数低分子量液体是牛顿型流体 （2）非牛顿型流体 ? a——表观粘度，非纯物性, 是τ的函数 ① 假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。 几乎所有高分子溶液或溶体属于假塑性流体. ② 胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大 淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体 ③ 粘塑性流体：当应力低于τ0时，不流动；当应力高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。 τ0称为屈服应力 如纸浆、牙膏、污水泥浆等。 ④ 触变性流体：表观粘度随时间的延长而减小. 如油漆等 ⑤ 粘弹性流体：既有粘性，又有弹性。当从大容器口挤出时，挤出物会自动胀大。 如塑料和纤维生产中都存在这种现象。 0