第一讲流体水特性6-15.pptVIP

* 讨论： 理想流体在管道内作定态时，无外功加入，其总机械能在各截面处相等； * 有效功率 Ne = We ws 对可压缩流体 ，当( p1 - p2 ) / p1 20% 时，上式仍可用，p 取平均值； 当流体静止时，u = 0，则可得到流体静力学方程式。 * 3.柏努利方程式的表达形式与衡算基准有关 1）以单位质量流体为衡算基准，单位：J/kg * 2）以单位重量流体为衡算基准，单位：m 分别称位压头、动压头、静压头、压头损失 * 3）以单位体积流体为衡算基准，单位：Pa * 4.应用柏努利方程式解题要点 （1）作图与确定衡算范围 （2）截面的选取：上、下游截面 （3）基准水平面的选取 （4）单位必须一致 * p 可采用绝对压强或表压两种表示方法。 * 1.3.5 柏努利方程式的应用 1.确定管道中流体的流量 2.确定容器间的相对位置 3.确定输送设备的有效功率 4.确定管道中流体的压强 5.测定流体流经管道时的能量损失 * 1.4.1 流动类型与雷诺准数 前面所提到的流体内可视为分层流动的型态，仅在流速较小时才出现，流速增大或其他条件改变，会发生另一种与此完全不同的流动型态。这是1883年由雷诺（Reynolds）首先提出的，他曾由实验直接地考察流体流动时的内部情况以及有关因素的影响。 1.4 流体流动现象 * 1.雷诺实验与雷诺准数 1）实验装置 * 2）实验观察到的现象 滞流或称层流 湍流或称紊流 * 3）影响流动类型的因素 　　流速 u、管径 d、流体的粘度 ?、密度 ? 　　能否用更少的参数代替流速、管径、流体的粘度、密度等参数来确定流动类型呢？ * 4）雷诺准数 　　雷诺通过分析研究发现：将影响流动类型的诸因素组合成数群 du? /? ，其值的大小可以判断流动属于滞流还是湍流，这个数群称雷诺数，用符号来 Re 表示。单位：m0kg0s0。 * ? u2：单位时间通过单位管截面的动量； ? u / d：流体的剪应力。 雷诺准数的物理意义： 　　反映了流体在流动过程中惯性力（动量）与黏性力（剪应力）的对比关系。 * 2.滞流与湍流 1）雷诺准数 的不同 实验发现：流体在圆形直管内流动时， Re ＜ 2000 滞流或层流 Re ＞ 4000 湍流或紊流 2000 ? Re ? 4000 过渡流 * 2）流体内部质点的运动方式 　　滞流：轴向运动 　　湍流: 轴向运动、径向运动 3）速度分布不同 4）流动阻力产生的依据不同 　　滞流：内摩擦应力 　　湍流：内摩擦应力和湍流应力 * 1.4.2　流体在圆管内流动时的速度分布 1）层流 * 设流体在半径为R的水平直管内作滞流流动，于管轴心处取一半径为，长度为的流体柱为研究对象。 推动力＝摩擦阻力 * * * 工程中常以管截面的平均流速来计算流动阻力所引起的压强降。 * * 2.湍流 　　由于湍流运动的复杂性，尚未能从理论上推倒出管内的速度分布式，只能用经验公式表达。 R：管的半径， r：点到管壁的距离。 n 的值在 6 至 10 之间，雷诺数愈大，n 的值也愈大，当 Re = 105 左右时，n = 7。 * 所以湍流时，流体的平均速度大约等于管中心处最大速度的0.82倍。 平均流速 u： * 1.4.3 边界层的概念 实际流体与固体壁面作相对运动时，流体内部都有剪应力作用。由于速度梯度集中在壁面附近，故剪应力也集中在壁面附近。远离壁面处的速度变化很小，作用于流体层间的剪应力也小到可以忽略，这部分流体便可以当作理想流体。 * §1-4 流体静力学基本方程式的应用 一、压强与压强差的测量 1、U管压差计 指示液：汞、四氯化碳、水、液体石蜡等 由静力学方程可得： 当 时。B为气体 不互溶 * U管压差计 * 1）当容器液面上方的压强一定时，静止液体内部任一点压强 p 的大小与液体本身的密度ρ和该点距液面的深度 h 有关。因此，在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上各点的压强都相等。 * 2）当液面上方的压强 p0 改变时，液体内部各点的压强 p 也发生同样大小的改变。 3）式 p = p0 + ?gh 可该写为：(p－p0)/?g = h，说明压强差的大小可以用一定高度的液柱表示，但必须标明是何种液体液柱。 * 3.流体静力学基本方程式的推导（自学） * 1.2.3 流体静力学基本方程式的应用 1.压强与压强差的测量 　　测量压强的仪表种类很多，其中以流体静力学基本方程式为依据的测压仪器称液柱压差计，它可测量流体的压强或压强差，其中较典型的有下述两种。 * 1)U管压差计 　　指示液要与被测流体不互溶，不起化学反应，且其密度应大于被测流体。 *