第一章流体流动dagongVIP专享VIP免费

第1章流体流动①日常生活中1.1概述1.1.1流体流动的考察方法流体：包括液体和气体特点：（a）具有流动性（b）受外力作用时内部产生相对运动流动现象：煤气洗涤塔②工业生产过程中煤气煤气水孔板流量计泵水封填料塔水池两类问题：研究流体在流动和静止时的规律。连续介质假定连续介质假定：将流体视为由无数质点组成的、彼此间没有空隙的连续介质。流体质点：含有大量分子的极小单元或微团，尺寸远小于流体所处空间的尺寸，但远大于分子自由程。流体静力学问题流体动力学问题考察方法----拉格朗日法和欧拉法•拉格朗日法-----选定流体质点，跟踪观察描述运动参数。•欧拉法-----------固定空间位置，考察经过此地的流体运动参数。•轨线与流线轨线------是同一流体质点不同时刻所占空间位置的连线。是某一流体质点的运动轨迹；是拉格朗日法考察流体运动所得的结果。流线------是同一瞬间不同流体质点速度方向的连线。是欧拉法考察流体运动所得的结果。•系统（封闭系统）与控制体系统------是包含众多流体质点的集合。特点------与外界只有力的作用和能量的交换，而没有质量的交换。系统有边界，边界随流体一起运动。系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体-----是考察流体的固定空间体积。特点-------控制体的空间界面为控制面，流体可以自由进出控制体，控制面上即有力的作用和能量交换，也可以有质量交换。控制体是采用欧拉法考察流体的。1.1.2流体流动中的作用力（1）表面力：与该流体微元接触的外界施加于该流体微元的力。特点：力的大小与作用的表面积成正比。单位面积上的表面力称之为应力。法向应力：表面力的法向分力，又称为压强σ(N/㎡)。剪切应力：表面力的切向分力τ(N/㎡)。法向力合力切向力作用于流体的表面力•粘性—是分子间的引力和分子的运动与碰撞；是分子微观运动的一种宏观表现。流体的粘度（动力粘度）-----是流体流动的物理性质。粘度的单位:Pa·s或者cP（厘泊）1cP=10-3Pa·s运动粘度单位：m2/s（2）体积力：不与流体接触，而施加于流体所有质点上的力。特点：力的大小与质量成正比。如重力、离心力均是质量力。1.1.3流体流动的机械能•1.1.4流体的密度和压缩性•（1）流体的密度3/mkgVm密度的定义:液体密度:)(Tf气体密度:),(Tpf理想气体:RTpM混合物的密度:已知纯物质的密度及混合物的组成，则nnBBAAmwww1①对液体混合物：若混合前后体积不变②气体混合物：若混合前后压力与温度变化不大时，nnBBAAmxxx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RTpMmmm（2）流体的可压缩性定义：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可压缩性。：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。v压缩性系数dpdvvv1或dpdv1vv≠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。1.2流体静力学1.2.1静压强在空间的分布P=f(x,y,z)静压强的特点1.2.2取微元流体作受力分析(1)对静止的流体中任取的一微元流体进行受力分析①表面力（设微元体中心点的静压强为A）②质量力dxdydzXx方向：dxdydzYy方向：dxdydzZz方向：(2)欧拉方程和流体静力学方程式流体处于静止状态，在各方向上：0xF0yF0zF0)2()2(dxdydzZdydzdzzppdxdydzzppFz01zpZ0101ypYxpX同理：上式称为欧拉平衡方程。2dzzpp2dxxppOxzy2dyypp2dxxpp2dyypp2dzzpp静力学基本方程式1132244535p1p2p①等压面定义:静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压力相等关于静力学方程的讨论实例：等压面概念③p0变化某一数值，则p改变同样大小数值—压力的可传递性ghpp02211pgzpgz或常数pgzpozoh112p1p2z2z1重力场中的压力分布有关、仅和一定，hpp0②④静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。⑤静力学方程的几种不同形式2211gZpgZpaPgzpgzp2211kgJ/2211zgp...