huagongyuanli.pptVIP

流体流动规律是本门课程的重要 基础，主要原因又以下三个方面： （1）流动阻力及流量计算 （2）流动对传热、传质及化学反应的影响 （3）流体的混合效果 什么是流体？ 1.1概述 1.1.1 流体流动的考察方法 1.1.2 流体流动中的作用力 1.1.3 流体流动中的机械能 1.1.1 流体流动的考察方法 1.连续性假设 可以假定流体是有大量质点组成、彼 此间没有间隙、完全充满所占空间连续介 质。在绝大多数情况下流体的连续性假设 是成立的，只是高真空稀薄气体的情况下 连续性假定不成立。 2.流体运动的描述方法 ①拉格朗日法 选定一个流体质点，对其跟踪观察，描 述其运动参数（位移、数度等）与时间的关 系。可见，拉格朗日法描述的是同一质点在 不同时刻的状态。 ②欧拉法 在固定的空间位置上观察 流体质点的 运动情况，直接描述各有关参数在空间各点 的分布情况合随时间的变化，例如对速度u ，可作如下描述： 可见，欧拉法描述的是空间各点的状态 及其与时间的关系。 4. 流线与轨线 ①流线是采用欧拉法考察的结果，流线上 各点的切线表示同一时刻各点的速度方向 。如图1所示。流线上四个箭头分别表示 在同一时间四个不同空间位置上a、b、c 、d、四个流体质点（不是真正几何意义 上的点，而是具有质点尺寸的点）的速度 方向。由于同一点在指定某一时刻只有一 个速度，所以各流线不会相交。 ②轨线是采用拉格朗日法考察流体运动 所的的结果，轨线是某一流体质点的流动 轨迹，轨线上各点表示同一质点在不同时 刻的空间位置。 显然，轨线与流线是完全不同的。轨 线描述的是同一质点在不同时，间的位置 ，而流线表示的则是同一瞬间不同质点的 速度方向。 1.1.2 流体流动中的作用力 1.体积力（质量力） F＝mg 2.表面力 ① 垂直与表面的力P，为压力 ② 平行于表面的力F，为剪力（切力） 3.牛顿粘性定律 角变形： ※μ的单位及换算关系 标准单位：Pa·S 较早的手册：cP（厘泊） 1.1.3 流体流动中的机械能 1.内能 2.位能 3.动能 4.压强能 机械能（位能、动能、压强能）在流动过程可 以互相转换，亦可转变为热或流体的内能。但热和 内能在流体流动过程不能直接转变为机械能而用于 流体输送。 1.内能 2. 位能 在重力场中，液体高于某基准面所具有的能量称为液体的位能。液体在距离基准面高度为z时的位能相当于流体从基准面提升高度为z时重力对液体所作的功 单位质量流体所具有的位能gz 3.动能 液体因运动而具有的能量，称为动能 单位质量流体所具有的动能 4.压强能 流体自低压向高压对抗压力流动时，流体由此获得的能量称为压强能 单位质量流体所具有的压强能 v——流体的比容（比体积）， 第一章 流体流动Flow of Fluid 1.1概述 1.1.1 流体流动的考察方法 1.1.2 流体流动中的作用力 1.1.3 流体流动中的机械能 （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等 （2）按可压缩性分为不可压缩流体和可压缩流体 （3）按是否可忽略分子之间作用分为理想流体 与粘性流体 （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛顿行流体 气体和液体统称流体。流体的分类： 3. 定态流动与非定态流动 定态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化； 非定态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化。 ——流体的粘度，Pa·s（N·s/m2）； ——法向速度梯度，1/s。 静止流体不能承受剪应力（哪怕是非常微小的剪应力）和抵抗剪切变形。固体可以承受很大的剪应力和抵抗剪切变形。 单位时间变形： 剪应力和粘度是有限值，故速度梯度也是有限值。相邻流体层的速度只能连续变化。因此可以预测流体在管道中的速度变化规律。 ※μ的的变化规律 液体：温度t↑，μ ↓ 气体：温度t↑，μ ↑ ※运动粘度 , 单位为m2/s 内能是贮存于液体内部的能量，是由于原子与分子的运动及其相互作用存在的能量。因此液体的内能与其状态有关。内能大小主要决定于液体的温度，而液体的压力影响可以忽略。 单位质量流体所具有的内能U＝f（t），J/Kg