化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)-

浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)1/14第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)幻燈片1目錄1.1幾個(gè)概念一．連續(xù)介質(zhì)模型二．流體的性質(zhì)三、流體所受到的力1.2流體靜力學(xué)方程及其應(yīng)用

1.2.1靜止流體所受的力

1.2.2流體靜力學(xué)基本方程

1.2.3流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)2/14第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)1.1幾個(gè)概念一．連續(xù)介質(zhì)模型把流體視為由無(wú)數(shù)個(gè)流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)）所組成，這些流體微團(tuán)緊密接觸，彼此沒(méi)有間隙。這就是連續(xù)介質(zhì)模型。流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)）：宏觀上足夠小，以致于可以將其看成一個(gè)幾何上沒(méi)有維度的點(diǎn)；同時(shí)微觀上足夠大，它里面包含著許許多多的分子，其行為已經(jīng)表現(xiàn)出大量分子的統(tǒng)計(jì)學(xué)性質(zhì)。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)3/141.1幾個(gè)概念二．流體的性質(zhì)1．易流動(dòng)性流體不能承受拉力2．壓縮性浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)4/141.1幾個(gè)概念3．密度用

表示，屬于物性獲得方法：（1）查物性數(shù)據(jù)手冊(cè)

（2）公式計(jì)算： 液體混合物：

氣體：

-------------理想氣體狀態(tài)方程影響因素：氣體----------種類、壓力、溫度、濃度

液體---------種類、溫度、濃度二．流體的性質(zhì)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)5/14三、流體所受到的力1.1幾個(gè)概念如重力、離心力等，屬于非接觸性的力。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)6/141.2流體靜力學(xué)方程及其應(yīng)用1.2.1靜止流體所受的力1．質(zhì)量力浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)7/142．靜壓力單位面積上所受到的壓應(yīng)力稱為壓強(qiáng)，習(xí)慣上稱之為靜壓力，用符號(hào)p表示。靜壓力各向同性1.2.1靜止流體所受的力浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)8/14（1）壓力單位SI制中，

N/m2=Pa，稱為帕斯卡（2）壓力大小的兩種表征方法1.2.1靜止流體所受的力浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)9/141.2.2流體靜力學(xué)基本方程------流體靜力學(xué)微分方程式浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)10/14流體靜力學(xué)方程浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)11/14靜力學(xué)方程的討論：

1）

適用場(chǎng)合：

絕對(duì)靜止、連續(xù)、均質(zhì)、不可壓縮

2）等壓面為水平面；

3）壓力可傳遞-------巴斯噶定理。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)12/141.2.3流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)13/141.2.3流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用2．壓差計(jì)（manometer）

(1)U形壓差計(jì)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)14/141.2.3流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用(2)雙液柱壓差計(jì)

1略小于

2讀數(shù)放大浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)15/37幻燈片2目錄1.3流體流動(dòng)的基本方程

1.3.1基本概念

1.3.2質(zhì)量衡算方程

1.3.3運(yùn)動(dòng)方程 一、作用在流體上的力 二、運(yùn)動(dòng)方程 三、N-S方程 四、歐拉方程 五、不可壓縮流體穩(wěn)定層流時(shí)的N-S

方程若干解第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)16/371.3.1基本概念1.3流體流動(dòng)的基本方程一．穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)

流動(dòng)參數(shù)都不隨時(shí)間而變化，就稱這種流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)。否則就稱為不穩(wěn)定流動(dòng)。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)17/37，單位m/s點(diǎn)速度v，單位m/s1.3.1基本概念二、流速和流量浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)18/371.3.1基本概念三、粘性——牛頓粘性定律內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因還可以從動(dòng)量傳遞角度加以理解:浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)19/371.3.1基本概念非牛頓型流體浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)20/371.3.1基本概念粘度

：物理意義：衡量流體粘性大小的一個(gè)物理量單位：獲取方法：屬物性之一，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定、查有關(guān)手冊(cè)或資料、用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。影響因素：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)21/371.3.1基本概念四．流動(dòng)類型和雷諾數(shù)雷諾數(shù)層流或滯流laminarflow浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)22/371.3.1基本概念直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，Re

2000層流

Re=2000

4000過(guò)渡區(qū)

Re>4000湍流浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)23/371.3.1基本概念五、幾種時(shí)間導(dǎo)數(shù)對(duì)流導(dǎo)數(shù)項(xiàng)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)24/371.3.2質(zhì)量衡算方程一、管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)25/37----------管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程1.3.2質(zhì)量衡算方程對(duì)于管道內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)，

/

t=0，上式變?yōu)椋赫憬髮W(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)26/371.3.2質(zhì)量衡算方程思考：

如果管道有分支，則穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)性方程又如何？浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)27/371.3.2質(zhì)量衡算方程

二、

連續(xù)性方程的微分式：x方向上凈輸出的質(zhì)量流量為：同理得：

y方向上凈輸出的質(zhì)量流量為：z方向上凈輸出的質(zhì)量流量為：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)28/37-------連續(xù)性方程微分式若流體不可壓縮，則D

/Dt=0浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)29/37柱坐標(biāo)系：球坐標(biāo)系：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)30/371.3.3運(yùn)動(dòng)方程動(dòng)量定理：物體的動(dòng)量隨時(shí)間的變化率等于作用在該物體上所有外力之和。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)31/37-----------(A)1.3.3運(yùn)動(dòng)方程直角坐標(biāo)系下：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)32/37-----------(B)一、作用在流體上的力1.3.3運(yùn)動(dòng)方程其中：-----------(C)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)33/37表示應(yīng)力作用面的法線方向表示應(yīng)力的方向1.3.3運(yùn)動(dòng)方程記為

ij浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)34/371.3.3運(yùn)動(dòng)方程浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)36/371.3.3運(yùn)動(dòng)方程類似地：于是：--------(D)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)37/37將式(C)、(D)代入式(B)得：-----------(E)1.3.3運(yùn)動(dòng)方程將式(E)代入式(A)得：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)38/37---------------運(yùn)動(dòng)方程1.3.3運(yùn)動(dòng)方程浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)39/371.3.3運(yùn)動(dòng)方程應(yīng)力與形變速率之間的關(guān)系

本構(gòu)方程回憶：一維層流時(shí)將本構(gòu)方程代入運(yùn)動(dòng)方程得：三維層流時(shí)：本構(gòu)方程-------------N-S方程三、奈維-斯托克斯方程（N-S方程）浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)42/37將連續(xù)性方程代入N-S方程中得：------不可壓縮流體的

N-S方程浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)43/37四．歐拉方程-------理想流體的N-S方程--------歐拉（Euler）方程五．不可壓縮流體穩(wěn)定層流流動(dòng)時(shí)的N-S方程若干解粘度為零的流體1．圓管內(nèi)的穩(wěn)定層流浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)45/37表明vz只是r的函數(shù)；只是z的函數(shù)1．圓管內(nèi)的穩(wěn)定層流浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)46/37邊界條件：邊界條件：1．圓管內(nèi)的穩(wěn)定層流浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)47/37當(dāng)r＝0時(shí)，有最大值，即1．圓管內(nèi)的穩(wěn)定層流浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)48/371．圓管內(nèi)的穩(wěn)定層流浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)49/37引入：阻力系數(shù)（又稱范寧因子）引入：摩擦因數(shù)

1．圓管內(nèi)的穩(wěn)定層流2．試證明不可壓縮流體管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，管截面上的流體滿足靜力學(xué)方程。即

證明：不可壓縮流體有

壓力p是x、z的函數(shù)，而與y無(wú)關(guān)。因此，等高面即為等壓面。在點(diǎn)1、2間積分得：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)52/191.3.4總能量衡算和機(jī)械能衡算方程一、機(jī)械能衡算方程 習(xí)題課幻燈片3目錄第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)53/19一、機(jī)械能衡算方程1.3.4總能量衡算和機(jī)械能衡算方程能量：運(yùn)動(dòng)著的流體涉及的能量形式有內(nèi)能、動(dòng)能、位能熱功總能量：取決于溫度，U，J/kgv2/2J/kggzJ/kg功率WJ/kg浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)55/19于是1-1面、2-2面和管壁圍成控制體浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)56/19回憶：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)57/19對(duì)理想流體：黏度為0于是浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)58/19對(duì)不可壓縮流體等溫流動(dòng)：對(duì)理想流體：黏度為0浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)59/19對(duì)管道內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)：對(duì)理想流體：黏度為0浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)60/19則兩邊同除以m，并令Ws/m＝ws得：對(duì)理想流體：黏度為0對(duì)理想流體：黏度為0相同流量下層流與湍流的比較浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)62/19層流時(shí)，

=0.5；湍流時(shí)，=1

工程上以湍流多見(jiàn)，且動(dòng)能u2/2項(xiàng)與其他機(jī)械能項(xiàng)相比數(shù)值較小，故可近似取＝1，于是對(duì)理想流體：黏度為0浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)63/19對(duì)實(shí)際流體：黏度不為0，上式修正為：機(jī)械能衡算方程（柏努利方程）外加壓頭靜壓頭動(dòng)壓頭位頭壓頭損失浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)64/19機(jī)械能衡算方程（柏努利方程）討論：（1）適用條件：不可壓縮、連續(xù)、均質(zhì)流體、等溫流動(dòng)--------靜力學(xué)方程浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)65/19習(xí)題課使用機(jī)械能衡算方程時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：?控制體的選?。嚎刂企w內(nèi)的流體必須連續(xù)、均質(zhì)；有流體進(jìn)出的那些控制面（流通截面）應(yīng)與流動(dòng)方向相垂直，且已知條件最多包含待求變量?基準(zhǔn)水平面的選取

?壓力用絕壓或表壓均可，但兩邊必須統(tǒng)一。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)67/19解：假設(shè)垂直小管中流體靜止浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)69/19小管中的水自下而上流動(dòng)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)70/19小管中的水自上而下流動(dòng)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)71/18

1.3.4總能量衡算和機(jī)械能衡算方程

二、關(guān)于摩擦損失的計(jì)算

1、直管摩擦損失計(jì)算通式

2、非圓管摩擦損失計(jì)算式

3、局部摩擦損失計(jì)算式幻燈片4目錄第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)72/18

二、關(guān)于摩擦損失wf的計(jì)算機(jī)械能衡算方程wf的計(jì)算目前主要靠經(jīng)驗(yàn)式wf分為兩類：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)73/181、直管摩擦損失計(jì)算通式由機(jī)械能衡算得：由受力的平衡得：引入阻力系數(shù)：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)74/18長(zhǎng)徑比，無(wú)因次動(dòng)能摩擦因數(shù)-----直管摩擦損失計(jì)算通式浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)75/18因次分析過(guò)程：（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到所有影響因素：

通過(guò)因次分析法，可得到某一物理過(guò)程的無(wú)因次數(shù)群的個(gè)數(shù)及形式。只是一種數(shù)學(xué)分析方法，它不能代替實(shí)驗(yàn)。因次分析法：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)76/18浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)77/18

定理：考慮到因次，有------（A）（2）根據(jù)

定理找到無(wú)因次數(shù)群個(gè)數(shù)。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)78/18因次一致性原則：物理量方程的等號(hào)兩邊不僅數(shù)值相等，而且每一項(xiàng)都應(yīng)具有相同的因次。將a、c、d代入式A得：------（A）浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)79/18與直管摩擦損失計(jì)算通式對(duì)照可得：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)80/18浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)81/18浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)82/18浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)83/18使用時(shí)注意經(jīng)驗(yàn)式的適用范圍幾個(gè)光滑管內(nèi)湍流經(jīng)驗(yàn)公式：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)84/18幾個(gè)粗糙管內(nèi)湍流經(jīng)驗(yàn)公式：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)85/182、非圓形管摩擦損失計(jì)算式浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)86/183、局部摩擦損失計(jì)算式由于流體的流速或流動(dòng)方向突然發(fā)生變化而產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致形體阻力。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)87/18浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)88/18總結(jié)：管路系統(tǒng)的總阻力損失為管出口彎管閥門(mén)管入口機(jī)械能衡算方程：222-2面取在出口內(nèi)側(cè)時(shí)，wf中應(yīng)不包括出口阻力損失，但222-2面取在出口外側(cè)時(shí)，wf中應(yīng)包括出口阻力損失，其大小為，但2-2面的動(dòng)能為零。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)89/31

1.4管路計(jì)算

1.4.1簡(jiǎn)單管路習(xí)題課

1.4.2復(fù)雜管路習(xí)題課

1.4.3管網(wǎng)簡(jiǎn)介

1.4.4可壓縮流體的管路計(jì)算幻燈片5目錄第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)90/311.4管路計(jì)算已有公式：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)91/311.4.1簡(jiǎn)單管路----沒(méi)有分支和匯合浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)92/31浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)93/31浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)94/31說(shuō)明：訂正教材P56第3、4行

首先假設(shè)流動(dòng)處在完全湍流區(qū)，假設(shè)

的初始值為

=0.03，由式2得：

m

屬湍流。再取

=0.3mm，則

浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)95/31浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)96/31注：教材P57第7行訂正括號(hào)中的1去掉解：1-1面和2-2面（出口截面外測(cè)）間有：

浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)97/31浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)98/311.4.2復(fù)雜管路----有分支和匯合思考：并聯(lián)管路的控制體如何選??？機(jī)械能衡算方程如何列？浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)99/311.4.2復(fù)雜管路----有分支和匯合浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)100/311.4.2復(fù)雜管路----有分支和匯合浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)101/31例1 復(fù)雜管路的設(shè)計(jì)型問(wèn)題舉例

如圖所示，某廠計(jì)劃建一水塔，將20℃水分別送至第一、第二車(chē)間的吸收塔中。第一車(chē)間的吸收塔為常壓，第二車(chē)間的吸收塔內(nèi)壓力為20kPa（表壓）。總管為

57

3.5mm的鋼管，管長(zhǎng)為（30+z0）m，通向兩吸收塔的支管均為25

2.5mm的鋼管，管長(zhǎng)分別為28m和15m（以上各管長(zhǎng)均已包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度在內(nèi)）。噴嘴的阻力損失可以忽略。鋼管的絕對(duì)粗糙度可取為=0.2mm。現(xiàn)要求向第一車(chē)間的吸收塔供應(yīng)1800kg/h的水，向第二車(chē)間的吸收塔供應(yīng)2400kg/h的水，試確定水塔離地面至少多高才行？已知20

C水的黏度Pa

s，可用下式計(jì)算：

57

3.5mm（30+z0）

25

2.5mm28m15m20kPa(表)1800kg/h2400kg/h浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)103/31解：這是分支管路設(shè)計(jì)型問(wèn)題，可沿兩分支管路分別計(jì)算所需的z0，從中選取較大者?？偣埽?/p>

浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)104/31通向吸收塔一的支路：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)105/31通向吸收塔二的支路：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)106/31為計(jì)算滿足吸收塔一的供水量水塔應(yīng)處的高度，在0-0面和1-1面間列機(jī)械能衡算方程：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得：解之得：

浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)107/31

再計(jì)算為滿足吸收塔二的供水量，水塔應(yīng)處的高度，為此在0-0面和2-2面間列機(jī)械能衡算方程：將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得：解之得：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)108/31

為了同時(shí)滿足第一、二車(chē)間的供水要求，應(yīng)取z0、z

0中較大者，即水塔離地面至少13.9m才行。實(shí)際操作時(shí)，第一車(chē)間供水量可通過(guò)關(guān)小閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)。

浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)109/31證明一：請(qǐng)參閱教材。證明二：（1）k1關(guān)小，則V1

減小。假設(shè)V不變V2、V3不變V變小，故假設(shè)不成立假設(shè)V變大V2、V3變小V變小，故假設(shè)不成立現(xiàn)將支路1上的閥門(mén)k1關(guān)小，則下列流動(dòng)參數(shù)將如何變化？

(1)總管流量V、支管1、2、3的流量V1、V2、V3；

(2)壓力表讀數(shù)pA、pB。例2

復(fù)雜管路的操作型問(wèn)題分析浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)110/31V2、V3變大pA變大、pB變小現(xiàn)將支路1上的閥門(mén)k1關(guān)小，則下列流動(dòng)參數(shù)將如何變化？

(1)總管流量V、支管1、2、3的流量V1、V2、V3；

(2)壓力表讀數(shù)pA、pB。例2

復(fù)雜管路的操作型問(wèn)題分析浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)111/31浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)112/31浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)113/312．在右圖所示的輸水系統(tǒng)中，閥A、B和C全開(kāi)時(shí)，各管路的流速分別為uA、uB和uC，現(xiàn)將B閥部分關(guān)小，則各管路流速的變化應(yīng)為_(kāi)_____。寫(xiě)出分析過(guò)程。

A．

uA不變，uB變小，uC變小

B．

uA變大，uB變小，uC不變

C．

uA變大，uB變小，uC變小

D．

uA變小，uB變小，uC變小浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)114/311.4.3管網(wǎng)簡(jiǎn)介浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)115/311.4.4可壓縮流體的管路計(jì)算如圖，無(wú)軸功時(shí)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)116/311.4.4可壓縮流體的管路計(jì)算浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)117/311.4.4可壓縮流體的管路計(jì)算浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)118/31若管道很長(zhǎng)或p1、p2相差不大（一般指(p1-p2)/p1<20%），第一項(xiàng)比第二項(xiàng)小得多，可略去，于是1.4.4可壓縮流體的管路計(jì)算---------適用于可壓縮流體穩(wěn)定等溫長(zhǎng)距離（或p1、p2相差不大）流動(dòng)情形浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)119/311.4.4可壓縮流體的管路計(jì)算浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)120/27

1.5邊界層及邊界層理論一、邊界層概念及普蘭特邊界層理論二、邊界層的形成和發(fā)展三、邊界層分離1.6湍流1.7流速、流量的測(cè)量

1.7.1變壓頭流量計(jì)

1.7.2變截面流量計(jì)幻燈片6目錄第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)121/271.5邊界層及邊界層理論1904年，普蘭特憑他豐富的經(jīng)驗(yàn)和物理直覺(jué)，提出了著名的邊界層理論。他在海德貝爾格的數(shù)學(xué)年會(huì)上宣讀了“具有很小摩擦的流體運(yùn)動(dòng)”，證明了繞固體的流動(dòng)可以分為兩個(gè)區(qū)域，一是物體附近很薄的一層(邊界層)，其中摩擦起著主要的作用；二是該層以外的其余區(qū)域，這里摩擦可以忽略不計(jì)。 邊界層理論的重大意義在于，在人們還不可能求解完整的N—S方程以前，解決了阻力問(wèn)題，使人類的飛行至少提前了半個(gè)世紀(jì)。同時(shí)，它還是奇異攝動(dòng)理論中匹配漸近展開(kāi)法的雛形。 所以，普蘭特不愧是近代流體力學(xué)的奠基人。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)122/271.5邊界層及邊界層理論一、邊界層概念及普蘭特邊界層理論浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)123/27二、邊界層的形成和發(fā)展

浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)124/27浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)125/27三、邊界層分離流線型浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)126/271.6湍流一、湍流的特點(diǎn)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)127/27二、雷諾方程及湍流應(yīng)力

如果采用速度和壓力的瞬時(shí)值，則連續(xù)性方程和N-S方程對(duì)于湍流仍然成立。但由于湍流運(yùn)動(dòng)的特性尺寸均很小，在求方程的數(shù)值解時(shí)必須將求解區(qū)域劃分成很細(xì)的網(wǎng)格，目前計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存量和計(jì)算時(shí)間還不能做到。故常將連續(xù)性方程和N-S方程時(shí)均化。由此得到的方程組稱為雷諾方程。連：N-S方程：時(shí)均化后，產(chǎn)生雷諾應(yīng)力項(xiàng)。如何解決雷諾應(yīng)力與時(shí)均速度的關(guān)系，就出現(xiàn)了許多湍流數(shù)值模型。------雷諾方程浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)130/271.7流速、流量的測(cè)量1.7.1變壓頭流量計(jì)1、測(cè)速管：又稱皮托（Pitot）管變壓頭流量計(jì)變截面流量計(jì)測(cè)速管孔板流量計(jì)文丘里流量計(jì)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)131/27測(cè)umax

平均速度

流量1.7.1變壓頭流量計(jì)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)132/271.7.1變壓頭流量計(jì)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)133/271.7.1