第一章-流體流動(dòng)學(xué)習(xí)要點(diǎn)

第一章流體流動(dòng)（FluidFlow）學(xué)習(xí)要點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容1.1流體的性質(zhì)（Physicalpropertyoffluid）1.2流體靜力學(xué)（Fluidstatics）1.3流體動(dòng)力學(xué)（Fluiddynamics)1.4流體流動(dòng)現(xiàn)象（Fluid-flowphenomena）1.5流體流動(dòng)阻力（Fluid-flowresistance）1.6管路計(jì)算（Calculationforpipeline）1.7流量測(cè)量（Measurementofflowrate）教學(xué)要求（1）重點(diǎn)掌握流體靜力學(xué)方程、連續(xù)性方程、柏努利方程等及其應(yīng)用（2）掌握流體流動(dòng)現(xiàn)象、流動(dòng)類型及其表征（3）重點(diǎn)掌握管道中流動(dòng)阻力的計(jì)算方法（4）掌握使用數(shù)學(xué)軟件求解管路計(jì)算中復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的方法（5）了解常見化工管道、管件、閥門及流量測(cè)量儀器1.1.5流體的靜壓強(qiáng)（Pressure

offluid）單位：1atm=1.013×105

Pa=760mmHg=10.33mH2O表示方法（1）絕對(duì)壓強(qiáng)：流體的真實(shí)壓強(qiáng)（2）表壓強(qiáng)（壓力表）=絕對(duì)壓強(qiáng)-大氣壓強(qiáng)（3）真空度（真空表）=大氣壓強(qiáng)-絕對(duì)壓強(qiáng)‘真空度=-表壓1.1.5流體的靜壓強(qiáng)（Pressure

offluid）說明：

(1)表壓、真空度的大小與當(dāng)?shù)卮髿鈮河嘘P(guān)

(2)表壓、真空度使用時(shí)一定要標(biāo)注

(3)壓力相除運(yùn)算時(shí)，一定要用絕壓壓力加減運(yùn)算時(shí)，都可以，但要統(tǒng)一并注明1.1.6

剪切力與黏度2、黏度（Viscosity

）（3）影響因素：μ=f(流體的種類,T,P)①

氣體<<液體；低分子<<高分子②

溫度升高，氣體黏度增大，液體黏度降低

③

壓力的影響可忽略④

理想流體的黏度為零（4）單位：1N·s/m2=1Pa·s=1000cP2、流體靜力學(xué)方程的討論（1）適用于密度為常數(shù)的靜止的連通著的同一種連續(xù)的流體，氣體密度變化不大時(shí)可適用（4）當(dāng)p0一定時(shí)，靜止液體內(nèi)部任一點(diǎn)p的大小與ρ、h有關(guān)，而與水平位置無關(guān)等壓面：處于同一水平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)都相等（5）壓力或壓強(qiáng)差的大小可用一定高度的液柱表示（注明液體的種類或密度）（3）在同一種靜止流體中不同高度的流體微元，其靜壓能和位能各不相同，但其兩項(xiàng)之和（總勢(shì)能）卻保持定值——總勢(shì)能守恒（2）單位-J/kg，Z1、Z2的基準(zhǔn)水平面相同，位能大小與基準(zhǔn)水平面的位置有關(guān)；壓力單位必須相同，表壓、絕壓均可1.3.2定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)

（Steadyflowingandunsteadyflowing）1、定態(tài)流動(dòng)（穩(wěn)態(tài)流動(dòng)）流體流動(dòng)系統(tǒng)中，各截面上的溫度、壓力、流速等物理量僅隨位置變化，而不隨時(shí)間變化?！B續(xù)操作2、非定態(tài)流動(dòng)（非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)）流體流動(dòng)系統(tǒng)中，各截面上的溫度、壓力、流速等物理量既隨位置變化，又隨時(shí)間變化。——間歇操作1.3.4伯努利方程式

（Bernoulli’sequation）3、方程的討論（1）靜力學(xué)方程是伯努利方程的特例（2）理想流體的機(jī)械能守恒（3）狀態(tài)參數(shù)：位能、動(dòng)能、靜壓能

過程參數(shù)：外加功、能量損失（4）外加功用于流體輸送所需機(jī)械能及克服流動(dòng)阻力所需能量1.3.5伯努利方程式的應(yīng)用

（TheapplicationoftheBernoulli’sequation）解題注意事項(xiàng)（1）截面應(yīng)與流體流動(dòng)方向垂直，兩個(gè)截面內(nèi)必須是同一種連續(xù)的流體，習(xí)慣上入口為1、出口為2（2）Z、u、p在截面上，We、Wf在截面內(nèi)，六個(gè)狀態(tài)參數(shù)，兩個(gè)過程參數(shù)，未知數(shù)越少越好（難點(diǎn)）（6）各物理量的單位必須保持一致，并明確指出（3）基準(zhǔn)水平面盡量取在低截面處，使該截面Z等于零（4）大截面或管路出口外側(cè)，流速視為零，內(nèi)側(cè)流速不為零（5）管口內(nèi)、外側(cè)壓強(qiáng)相同，壓強(qiáng)的表示方法一致（絕壓或表壓）1.3.5伯努利方程式的應(yīng)用

（TheapplicationoftheBernoulli’sequation）解題步驟(1)作圖，標(biāo)注截面和基準(zhǔn)水平面的位置

(2)文字說明截面和基準(zhǔn)水平面的確定

(3)完整的寫出方程，寫出已知條件(4)寫出數(shù)值公式(5)求解，給出計(jì)算結(jié)果，一定要寫明單位。1.4.1流動(dòng)類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)

（TypeoffluidflowingandReynoldsnumber）2、圓管流動(dòng)（直管）（1）Re≤2000，流動(dòng)為滯流（層流），層流區(qū)（3）2000<

Re<4000，可能為層流也可能為湍流，

過渡區(qū)（2）Re≥4000，流動(dòng)為湍流，湍流區(qū)1.4.3邊界層（Boundarylayer）邊界層：存在速度梯度的區(qū)域，流動(dòng)阻力大主流區(qū)：流速基本不變的區(qū)域，理想流體邊界層厚度δ速度為主體流速的99%時(shí)的y向距離層流內(nèi)層成為傳遞過程的主要阻力，流體湍動(dòng)程度越高，層流內(nèi)層越薄邊界層分離使得流體內(nèi)部產(chǎn)生大量漩渦，流體質(zhì)點(diǎn)的碰撞、混合造成大量的能量損失形體阻力-由于流道發(fā)生變化而造成邊界層分離引起的能量損失例1-131.6管路計(jì)算（Calculationforpipeline）（2）設(shè)計(jì)型計(jì)算：從無到有，設(shè)計(jì)新管路系統(tǒng)已知條件：qv、流體性質(zhì)、進(jìn)出口狀態(tài)參數(shù)、管路長度、管件、閥門等

計(jì)算任務(wù)：管徑、所需能量(We、高度差、壓差)計(jì)算步驟：

(1)選擇適宜流速

(2)計(jì)算所需管徑，并在P393的附表中選擇實(shí)際管徑d(3)計(jì)算管內(nèi)實(shí)際流速u(4)計(jì)算流動(dòng)阻力∑Wf：λ

、ζ（

le）

(5)計(jì)算外加功Weor高度差ΔHor壓差Δp

(6)計(jì)算泵功率（選泵）1.6管路計(jì)算（Calculationforpipeline）（3）操作型計(jì)算：管路已有，校核其能否滿足新的任務(wù)已知條件：流體性質(zhì)、進(jìn)出口參數(shù)、管路、管件、閥門、泵性能等

計(jì)算任務(wù)：是否能完成新的任務(wù)

(u、qv)計(jì)算步驟：

(1)列伯努利方程、阻力計(jì)算公式

(2)列摩擦系數(shù)計(jì)算公式

(3)聯(lián)立求解計(jì)算