壓強(qiáng)與流體力學(xué)

壓強(qiáng)與流體力學(xué)匯報(bào)人：XX2024-01-24目錄contents壓強(qiáng)基本概念與性質(zhì)流體靜力學(xué)原理及應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)管道中流體流動(dòng)特性及影響因素邊界層理論與阻力減小措施壓強(qiáng)與流體力學(xué)在生活和工程應(yīng)用01壓強(qiáng)基本概念與性質(zhì)010203壓強(qiáng)是表示壓力作用效果的物理量，指單位面積上所受壓力的大小。壓強(qiáng)的國際單位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m2。常用的壓強(qiáng)單位還有千帕（kPa）、兆帕（MPa）、巴（bar）等。壓強(qiáng)定義及單位絕對壓強(qiáng)相對壓強(qiáng)真空度絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)與真空度以完全真空為零點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)稱為絕對壓強(qiáng)。以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為零點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)稱為相對壓強(qiáng)。當(dāng)被測流體的絕對壓強(qiáng)低于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)時(shí)，可以用真空度來表示其壓強(qiáng)的大小，即真空度=當(dāng)?shù)卮髿鈮?絕對壓強(qiáng)。液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，且在同一深度向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等。液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。不同液體的壓強(qiáng)與密度和深度有關(guān)，密度越大，深度越深，壓強(qiáng)越大。液體內(nèi)部壓強(qiáng)分布規(guī)律氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系在等溫條件下，氣體壓強(qiáng)與體積成反比；在絕熱條件下，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積為常數(shù)。氣體壓強(qiáng)與分子數(shù)密度的關(guān)系氣體壓強(qiáng)與分子數(shù)密度和分子平均平動(dòng)動(dòng)能有關(guān)，分子數(shù)密度越大，分子平均平動(dòng)動(dòng)能越大，氣體壓強(qiáng)越大。氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系在體積不變的情況下，氣體壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。氣體壓強(qiáng)與溫度、體積關(guān)系02流體靜力學(xué)原理及應(yīng)用03壓強(qiáng)傳遞的實(shí)例例如液壓千斤頂、液壓傳動(dòng)等。01靜止流體中壓強(qiáng)的概念靜止流體中任意一點(diǎn)上受到的各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等，且垂直于作用面。02帕斯卡原理靜止流體中，壓強(qiáng)能夠大小不變地向各個(gè)方向傳遞。靜止流體中壓強(qiáng)傳遞原理上端開口、下端連通的容器。連通器的定義連通器原理應(yīng)用實(shí)例連通器里的同一種液體不流動(dòng)時(shí)，各容器中直接與大氣接觸的液面總保持在同一水平面上。船閘、茶壺、鍋爐水位計(jì)等。030201連通器原理及其應(yīng)用123F=pS，其中p為液柱的壓強(qiáng)，S為容器底部的面積。液體對容器底部的壓力取決于液體的壓強(qiáng)和側(cè)壁的形狀及面積。液體對容器側(cè)壁的壓力例如計(jì)算水壩、水塔等建筑物所受液體的壓力。計(jì)算實(shí)例液體對容器底部和側(cè)壁作用力計(jì)算大氣壓強(qiáng)的概念大氣對浸在它里面的物體的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng)，簡稱大氣壓或氣壓。大氣壓強(qiáng)的測量方法常用的有水銀氣壓計(jì)和無液氣壓計(jì)（金屬盒氣壓計(jì)）。大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用例如抽水機(jī)、人的吸氣等。大氣壓強(qiáng)及其測量方法03流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)關(guān)注流場中某一固定點(diǎn)的物理量隨時(shí)間的變化，即研究物理量在空間的分布和隨時(shí)間的變化。跟蹤流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中的物理量變化，以流體質(zhì)點(diǎn)為研究對象。流體運(yùn)動(dòng)描述方法拉格朗日法歐拉法連續(xù)性方程單位時(shí)間內(nèi)流入、流出控制體的質(zhì)量流量之差，等于控制體內(nèi)質(zhì)量的變化率。反映了流體運(yùn)動(dòng)中質(zhì)量守恒的定律。伯努利方程在重力場中的不可壓縮流體，沿流線積分得到的壓力、速度和高度之間的關(guān)系式。揭示了流體在重力場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力、速度和高度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。連續(xù)性方程和伯努利方程流體在流動(dòng)過程中，質(zhì)點(diǎn)沿著規(guī)則的流線運(yùn)動(dòng)，各層之間互不干擾，呈現(xiàn)出平滑的流動(dòng)狀態(tài)。層流現(xiàn)象在低速、低粘度流體中較為常見。層流當(dāng)流速增大到一定程度時(shí)，流體流動(dòng)變得不規(guī)則，流線紊亂，質(zhì)點(diǎn)之間相互干擾，形成渦旋和湍動(dòng)。湍流現(xiàn)象在高速、高粘度流體中較為常見，具有高度的復(fù)雜性和隨機(jī)性。湍流層流與湍流現(xiàn)象分析粘性01流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間或流體與固體壁面間因相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。粘性是流體的一種固有屬性，與流體的種類和溫度有關(guān)。牛頓內(nèi)摩擦定律02揭示了流體內(nèi)部剪切應(yīng)力與剪切變形速率之間的關(guān)系。對于牛頓流體，剪切應(yīng)力與剪切變形速率成正比；對于非牛頓流體，剪切應(yīng)力與剪切變形速率之間的關(guān)系更為復(fù)雜。邊界層03在粘性流體繞固體壁面流動(dòng)時(shí)，由于粘性的作用，在壁面附近形成一個(gè)流速梯度很大的薄層。邊界層的存在對流體流動(dòng)和傳熱傳質(zhì)過程具有重要影響。粘性流體運(yùn)動(dòng)特性04管道中流體流動(dòng)特性及影響因素管道中水流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷層流和湍流的判斷根據(jù)雷諾數(shù)的大小來判斷水流是層流還是湍流，雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)為層流，大于臨界雷諾數(shù)為湍流。流動(dòng)狀態(tài)的觀測通過觀測管道中水流的流線、流速分布等來判斷水流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。沿程損失計(jì)算沿程損失是由于流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流體與管道壁面之間的摩擦和流體內(nèi)部的摩擦所引起的能量損失。可采用達(dá)西公式進(jìn)行計(jì)算。局部損失計(jì)算局部損失是由于管道中流體流經(jīng)突然擴(kuò)大、突然縮小、彎頭、閥門等局部障礙時(shí)，產(chǎn)生旋渦和流速重新分布所引起的能量損失?？刹捎媒?jīng)驗(yàn)公式或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。沿程損失和局部損失計(jì)算方法以某一具體管道為例，給出管道的幾何參數(shù)、流體參數(shù)和邊界條件等。實(shí)例描述根據(jù)給定的條件，進(jìn)行管道水力計(jì)算，包括沿程損失、局部損失的計(jì)算，以及管道中流體的壓力、流速等參數(shù)的求解。水力計(jì)算過程對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，評估管道的輸送能力、流體的流動(dòng)狀態(tài)等。計(jì)算結(jié)果分析管道水力計(jì)算實(shí)例分析非牛頓型流體可分為塑性流體、假塑性流體、膨脹性流體等。非牛頓型流體的分類不同類型的非牛頓型流體在管道中流動(dòng)時(shí)，表現(xiàn)出不同的流動(dòng)特性，如剪切應(yīng)力與剪切速率之間的關(guān)系、流動(dòng)過程中的觸變性和震凝性等。流動(dòng)特性分析非牛頓型流體的流動(dòng)特性受多種因素影響，如流體的組成、溫度、壓力等。影響因素探討非牛頓型流體在管道中流動(dòng)特性05邊界層理論與阻力減小措施邊界層定義在流體流過固體表面時(shí)，由于黏性作用，在固體表面附近形成的流速梯度較大的薄層。形成過程當(dāng)流體流過固體表面時(shí)，由于黏性作用，流體質(zhì)點(diǎn)受到固體表面的阻滯作用，流速逐漸減小，形成流速梯度。隨著流體繼續(xù)流動(dòng)，流速梯度逐漸增大，形成一層很薄的流速變化區(qū)域，即邊界層。邊界層概念及形成過程流速分布連續(xù)且平滑；質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)穩(wěn)定，無橫向混合；阻力較小。層流邊界層特點(diǎn)流速分布不連續(xù)，存在渦旋和脈動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)不穩(wěn)定，有橫向混合；阻力較大。湍流邊界層特點(diǎn)層流邊界層和湍流邊界層特點(diǎn)比較通過改變物體形狀來減小阻力，如流線型設(shè)計(jì)。改變物體形狀對物體表面進(jìn)行處理以減小摩擦阻力，如涂層、拋光等。表面處理通過控制邊界層的形態(tài)來減小阻力，如采用層流控制技術(shù)等?？刂七吔鐚訙p小阻力措施和方法探討表面處理對機(jī)翼表面進(jìn)行涂層處理，減小表面粗糙度，降低摩擦阻力。機(jī)翼形狀優(yōu)化采用流線型機(jī)翼設(shè)計(jì)，減小機(jī)翼表面的摩擦阻力和壓差阻力?？刂七吔鐚硬捎脤恿骺刂萍夹g(shù)等手段，控制機(jī)翼表面邊界層的形態(tài)，減小阻力。實(shí)例分析：優(yōu)化飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)減小阻力06壓強(qiáng)與流體力學(xué)在生活和工程應(yīng)用當(dāng)我們用吸管喝飲料時(shí)，吸管內(nèi)的空氣被吸走，導(dǎo)致吸管內(nèi)的壓強(qiáng)減小，外部大氣壓將飲料壓入吸管中。吸管原理高壓鍋通過增加鍋內(nèi)壓強(qiáng)，提高水的沸點(diǎn)，從而加快食物的烹飪速度。高壓鍋原理飛機(jī)機(jī)翼形狀使得機(jī)翼上方的空氣流速快，壓強(qiáng)小，而機(jī)翼下方的空氣流速慢，壓強(qiáng)大，從而產(chǎn)生向上的升力。飛機(jī)升力生活中壓強(qiáng)現(xiàn)象解釋根據(jù)流體的密度、粘度、壓縮性等性質(zhì)，選擇合適的輸送設(shè)備和管道材料。管道流體的性質(zhì)根據(jù)工程需求確定所需的輸送流量和揚(yáng)程，進(jìn)而選擇合適的泵或風(fēng)機(jī)等流體輸送設(shè)備。輸送流量和揚(yáng)程在滿足工程需求的前提下，盡量選擇效率高、能耗低的流體輸送設(shè)備。設(shè)備效率和能耗工程中流體輸送設(shè)備選型依據(jù)大氣湍流擴(kuò)散研究大氣湍流對污染物擴(kuò)散的作用機(jī)制，以及湍流強(qiáng)度、尺度等參數(shù)對擴(kuò)散的影響。污染物排放源強(qiáng)分析不同排放源（如工業(yè)排放、交通排放等）的排放特征，以及源強(qiáng)對污染擴(kuò)散的貢獻(xiàn)。大氣邊界層結(jié)構(gòu)研究大氣邊界層的溫度、濕度、風(fēng)速等氣象要素對大氣污染擴(kuò)散的影響。環(huán)境工程中大氣污染擴(kuò)散規(guī)律研究血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)