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流体流动规律
流体流动规律是研究流体运动规律的科学领域。
根据流体力学原理，流体在流动过程中遵循一些基本的规律，这些规律可以总结为以下几个方面：
1. 质量守恒定律：在流体流动过程中，流体的质量保持不变。
即流入单位时间内的质量等于流出单位时间内的质量。
2. 动量守恒定律：在没有外力作用的情况下，流体的动量保持不变。
动量是质量与速度的乘积，根据质量守恒定律和动量守恒定律可以推导出流体中哥万定理和伯努利定理等重要定律。
3. 能量守恒定律：在没有外界能量输入或输出的情况下，流体的总能量保持不变。
能量守恒定律可以用来解释流体流动的能量转化和能量损失等现象。
4. 流体的连续性方程：对一个不可压缩流体来说，流经管道中的流量保持不变，即进口流量等于出口流量。
对于可压缩流体来说，流量的连续性方程可以通过质量守恒定律和流体的状态方程推导得到。
5. 流体的雷诺数：流体的流动性质和流动状态可以通过雷诺数来描述。
雷诺数是流体的惯性力和粘性力的比值，可以用来判断流体的流动状态是层流还是湍流。
这些流体流动规律在工程领域、地球科学、大气科学和生物医学等各个领域中都有广泛的应用。
通过研究和理解这些规律，我们可以更好地预测和控制流体流动行为，从而为科学研究和工程实践提供重要的指导。
流体流动过程及流体输送设备第⼆章流体流动过程及流体输送设备⼀、填空题1.离⼼泵的主要部件有（）、（）和（）。
2. 离⼼泵的泵壳制成蜗壳形，其作⽤有⼆：（1），（2）。
3. 离⼼泵的主要性能参数有（1）、（2）、（3）、（4）等。
4. 离⼼泵特性曲线包括、、和三条曲线。
它们是在⼀定下，⽤常温为介质，通过实验测得的。
5. 离⼼泵的压头（⼜称扬程）是指，它的单位是。
6. 某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境⼤⽓压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。
7. 流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中⼼最⼤速度为平均速度的____________倍。
此时摩擦系数λ与__________⽆关，只随__________加⼤⽽_______________。
8. ⽜顿粘性定律表达式为___________________________，它只适⽤于_____________型流体。
9. 流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与________及________有关。
在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于___________线。
10. 边长为a的正⽅形管道，其当量直径de为________________。
11. 在定态流动系统中，⽔连续地从粗圆管流⼊细圆管，粗管内径为细管的2倍。
则细管内⽔的流速为粗管内流速的___________倍。
12. 流体在圆管内流动时的摩擦阻⼒可分为__________________和_____________两种。
局部阻⼒的计算⽅法有___________法和_________法。
13. 在静⽌的同⼀种连续流体的内部，各截⾯上___________能与__________能之和为常数。
14. 法定单位制中，粘度的单位为_________________,在cgs制中粘度的单位为_______________________，他们之间的关系是________________。
第二章流体流动过程1、由PV=nRT=mRT/M得，P=mRT/MV=ρRT/M, 所以ρ＝PM/RT.即ρCO2＝(101.3＋490.3)×44/8.314×(273.15+25)=10.5(kg/m3).3、设混合前后总体积不变，则1/ρ甘油•水＝w甘油/ρ甘油+ w水/ρ水＝50％/1261+50%/998,所以ρ甘油•水＝1114.2(kg/m3).而1/ρ乙醇•水＝w乙醇/ρ乙醇+ w水/ρ水＝40％/789+60%/998,所以ρ乙醇•水＝902.4 (kg/m3).5、(1)由图：ρ水银gR＝1.25ρ水gH,即H＝ρ水银R/1.25ρ水＝13.6×103×0.2/1.25×103＝2.176(m)(2) 设高度为h, 则1.25ρ水gH＝1.6ρ水gh即h=1.25H/1.6＝1.25×2.176/1.6=1.7(m)7、由图可知：P3＝P4, PA＝P6＝P5.P2＝P1＝Pa＋ρHgg(ha-hd)=100+13.6×9.8×(2.3-1.2)=246.6(Kpa),而P2＝ρHgg(hb-hd)+ ρH2Og(hc-hb)+ P3=13.6×9.8×(1.4-1.2)+ 1×9.8×(2.5-1.4) + P3=37.436+ P3所以246.6=37.436+ P3, 即P3＝P4=209.164(Kpa)P5＝ρHgg(hc-hd) + P4＝13.6×9.8×(2.5-1.2)+ 209.164=382.4(Kpa)故PA＝P6＝P5=382.4(Kpa)9、依题意,得：qv＝150L•min-1＝2.5×10-3(m3/s)质量流量qm＝1830 kg/m3×2.5×10-3m3/s=4.575(kg/s).对小管 A1＝πr12＝π[(57-3.5×2)×10-3/2]2＝1.96×10-3(m2).平均流速u1＝qv/ A1＝2.5×10-3/1.96×10-3=1.276(m/s)质量流速w1＝ρu1＝1830×1.276=2.33×103(kg•m-2•s-1).对大管 A2＝πr22＝π[(76-4×2)×10-3/2]2＝3.63×10-3(m2).平均流速u2＝qv/ A2＝2.5×10-3/3.63×10-3=0.69(m/s)质量流速w2＝ρu2＝1830×0.69=1.26×103(kg•m-2•s-1).11、依题意,得：u1＝qv/ A1＝1700/{3600×π[(219-6×2) ×10-3/2]2}＝14.04(m/s)，u2＝qv/ A2＝1700/{3600×π[(159-4.5×2) ×10-3/2]2}＝26.73(m/s)，取水平导管最低平面为基准面，由1－1′和2－2′列伯努利方程，得：Z1＋P1/ρg+ u12/2g= Z2＋P2/ρg+ u22/2g其中Z1= Z2，所以P1－P2＝ρ(u22-u12)/2=1.43×(26.732-14.042)/2=369.9(pa) 又P1＝P2＋ρ水gH，所以H＝(P1－P2)/ ρ水g=369.9/(1000×9.8)=37.7(mm)13、(1)阀A全关闭时，选取AB所在平面为2－2′截面，在1－1′和2－2′列伯努利方程有：Z1＋P1/ρ水g+ u12/2g= Z2＋P2/ρ水g+ u22/2g 因为u1＝u2＝0，Z1=H，Z2=0，P1= P0，所以H＋P1/ρ水g= P2/ρ水g ①又P0+ρHggR＝P2－ρH2Ogh,即P2=P0+ρHggR+ρH2Ogh＝1.013×105+1.36×104×10×0.55＋1.0×103×10×0.2＝1.781×105(pa)将P2代入① 求得H＝7.68(m)阀A打开时，在1－1′和2－2′列伯努利方程有：Z1′＋P1′/ρ水g+ u1′2/2g= Z2′＋P2′/ρ水g+ u2′2/2g＋∑hf ②因为u1′≈0，Z1′=H，Z2′=0，P1′= P0，而P0+ρHggR′＝P2′－ρH2Ogh′,即P2′=P0+ρHggR′+ρH2Ogh′=1.013×105+1.36×104×10×0.5＋1.0×103×10×[0.2+(0.55-0.5)/2]=1.716×105(pa)将P2代入②，求得u2′＝1.87(m/s)所以qv＝u2′×A＝1.87×π×0.22/4=5.87×10-2(m3/s)15、水在300C时，μ＝0.8007mpa•s.(1)水在环隙流动时：u=qv/A=4×180/3600×3.14×[(625×10-3)2－61×(38×10-3)2]=0.21(m/s) de=4×(πD2/4－61×πd2/4)/ π(D+61d)= (D2－61d2)/(D+61d)= (6252－61×382)/(625+61×38)=0.103(m)Re= deuρ/μ=0.103×0.21×1000/0.8007×10-3=2.7×104＞4000,所以水在环隙流动时为湍流。
教 学 基 本 内 容新课教授第一节 概述一、流体的密度1。
密度 单位体积流体所具有的质量称为密度，以ρ表示，单位为kg/m 3。
ρ=m/v2。
相对密度 指流体的密度与某一标准物质的密度之比，s ρρ=标 3。
混合液体的密度12121...n n W W W ρρρρ=+++（以1kg 混合液为基准） 4。
混合气体的密度1122...n n x x x ρρρρ=+++（以1m3混合物为基准） 例2-1 由A 、B 组成的某理想混合溶液，其中A 的质量分数为0。
4。
已知常压、20℃下A 和B 的密度分别为879和1106kg/m3.试求该条件下混合液的密度。
二、流体的黏度 1。
黏度 反映流体发生运动时或存在运动趋势时，抵抗运动或均势的能力。
以μ表示，单位Pa ·s 。
2。
牛顿黏性定律 由于流体具有黏性，运动着的流体内部相邻流动层间存在着方向相反、大小相等的相互作用力，称为流体的内摩擦力（τ).=du dy τμ 对一定的流体，内摩擦力与两流体层的速度差成正比；与两层之间的垂直距离成反比. 3. 牛顿型流体：满足牛顿黏性定律的流体,如气体、水及大多数液体。
非牛顿型流体:如油墨、泥浆、高分子溶液及高固体含量的悬浮液等.教 学 基 本 内 容第二节 流体静力学一、流体的压强1. 压强 在流体内部由于流体本身的重力而产生的垂直作用在单位面积上的力称为流体的压强,以p 表示，单位N/m2 P p A = 2. 压强的表达方法 （1）绝对压强 以绝对真空为基准测得的流体压强 (2）表压强 用测压仪表以当地大气压为基准测得的流体压强. 表压强=绝对压强—大气压强 (3)真空度 被测流体的绝对压强小于当地大气压强的真空表读数。
真空度=大气压强—绝对压强 二、流体静力学方程 1。
方程推导 液柱在垂直方向上受到的力有： 重力 ()12G gA z z ρ=- 作用在上表面压力 11P p A = 作用在下表面压力 22P p A = 液柱处于静止状态，垂直方向合力为零：()1122p A gA z z p A ρ+-= 静力学基本方程为：21p p gh ρ=+ 2。
化工原理–流体流动介绍引言流体流动是化工工程中一个非常重要的基础概念。
无论是在化工过程中的液体的传输，还是气体在设备中的流动，都需要对流体流动进行深入的了解和研究。
本文将介绍流体流动的基本定义、流动模型、流体力学方程以及常见的流动行为。
通过对流体流动的介绍，读者将能够更全面地了解化工原理中的流体流动问题。
流动的定义流动是指流体在空间中运动的过程。
在化工过程中，流动一般可以分为液体流动和气体流动。
液体流动是指液体在管道、槽道或容器中的流动，主要涉及到液体的运动、运动状态和运动参数。
气体流动是指气体在管道、设备中的流动，主要涉及到气体的流动速度、气体流量和气体压力等参数。
流动模型在化工工程中，流体流动可以分为层流和湍流两种模型。
层流层流是指流体在流动过程中，流线穿过流体时呈现分层状态，流体粒子之间的相对运动速度较小。
层流的特点是流速分布规则、流体速度均匀，流体粒子之间的作用力较小，流体流动状态相对稳定。
层流一般发生在低速流动和粘性较大的流体中。
湍流湍流是指流体在流动过程中，流线交织混乱，流体粒子之间的相对运动速度较大。
湍流的特点是流速分布不规律，流体速度颠簸不定，流体粒子之间的作用力较大，流体流动状态相对混乱。
湍流一般发生在高速流动和粘性较小的流体中。
流体力学方程流体力学方程是描述流体流动的基本方程，其中最基本的是连续性方程、动量方程和能量方程。
连续性方程连续性方程是描述流体中质点的守恒关系。
对于液体流动来说，连续性方程可以表示为质流速的守恒，即质流速的变化量等于流入和流出的质量之和。
对于气体流动来说，连续性方程可以表示为能量流速的守恒，即能量流速的变化量等于流入和流出的能量之和。
动量方程动量方程是描述流体中质点的动力学性质。
对于液体流动来说，动量方程可以表示为流体的加速度与外力之差等于质量流量产生的力。
对于气体流动来说，动量方程可以表示为流体的加速度与外力之差等于能量流量产生的力。
能量方程能量方程是描述流体中能量变化的方程。
流体的流动和运动流体是一种特殊的物质状态，在自然界和工业过程中广泛存在并发挥重要作用。
流动和运动是流体力学研究的核心内容，涉及流体的运动规律、流速分布以及流体与固体的相互作用等多个方面。
本文将从流体的流动特性、流体的运动规律以及应用领域等方面进行讨论。
一、流体的流动特性流体的流动特性是指流体在受到外力作用下，由一处向相邻处移动的过程。
流体可以分为液体和气体两类，在流动过程中会表现出不同的特性。
液体的流动特性主要体现在以下几个方面：1. 粘性：液体具有一定的黏滞性，即流体的内部分子之间会产生相互作用力，使得流体的流动呈现阻力和粘滞现象。
2. 不可压缩性：液体的体积在受到外力作用时几乎不发生变化，流体在流动过程中体积保持不变。
3. 补偿性：液体可以填充容器内的各个角落，具有一定的变形和补偿能力。
气体的流动特性主要包括：1. 可压缩性：气体在受到外力作用时会发生较大的体积变化，流体在流动过程中体积不固定。
2. 低粘性：气体的粘滞性较低，流体之间的相互作用力相对较弱，气体的流动速度较高。
二、流体的运动规律流体的运动规律是指流体在流动过程中遵循的物理规律和数学表达方式，主要包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等定律。
1. 质量守恒定律：质量守恒是指在流体运动过程中，流体的质量保持不变。
根据质量守恒定律可以得出流体连续性方程，描述流体在空间中的质量流动情况。
2. 动量守恒定律：动量守恒是指在流体运动过程中，流体的总动量保持不变。
根据动量守恒可得到动量方程，描述流体的速度和压力分布。
3. 能量守恒定律：能量守恒是指在流体运动过程中，流体的总能量保持不变。
能量守恒方程描述了流体在各个位置上的总能量变化情况。
三、流体的流动和运动的应用领域流体的流动和运动在许多领域都有广泛的应用，例如：1. 工程领域：流体力学在工程领域中的应用非常广泛，涉及水力学、气动学、热力学等多个方面。
例如，在水电站的设计与运营中，需要研究水的流动特性和水轮机的效率；在航空航天工程中，需要研究空气动力学和飞行器的气动性能。
