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第九部分 流体力学基础 版

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流体力学基本原理PPT课件

流体力学基本原理PPT课件
优点：结构简单、阻力小、使用方便，尤其适用于测量气体管道内的流速。 缺点：不能直接测出平均速度，且压差计读数小，常须放大才能读得准确。
二、孔板流量计 孔板流量计.swf p1
1、结构和原理
两种取压方式：
(1) 角接法 取压口在法兰上；
(2) 径接法
1
上游取压口在距孔板1倍 管径处，下游取压口在距 孔板1/2倍管径处。
2000＜Re＜4000时，可能是滞流，也可能是湍流，与外 界条件有关。——过渡区
圆管内滞流与湍流的比较
本质区别 速度分布 平均速度 剪应力
滞流 分层流动
u
umax
1
r2 R2
um
1 2
umax
du dy
湍流
质点的脉动
1
u
umax
1
r R
n
(n
7)
um 0.82umax (n 7)
2、压强的表示方法
1）绝对压强（绝压）： 流体体系的真实压强称为绝对压强。 2）表压 强（表压）： 压力上读取的压强值称为表压。
3）真空度： 真空表的读数
绝对压强、真空度、表压强的关系为
表压
实测压力
绝对压
真空度 绝压（余压）
大气压 实测压力
绝对零压
表压＝绝对压-大气压 真空度＝大气压 - 绝对压
2、静力学方程的讨论
达到允许的最大高度，容器内液面
愈低，压差计读数R越大。
'
R
远距离控制液位的方法：
B
压缩氮气自管口 经调节阀通入，调 节气体的流量使气 流速度极小，只要 在鼓泡观察室内看 出有气泡缓慢逸出 即可。
R
Ah
压差计读数R的大小，反映出贮罐内液面的高度 。

最新流体力学课后答案第九章一元气体动力学基础

最新流体力学课后答案第九章一元气体动力学基础

一元气体动力学基础-—< 0.05 => M<0.45, C = yfld^T = Vi .4 x 287 x 293 = 343〃〃 .y 4v = MC = 0.45 x 343 = 153m/s即对20・C 空气限定速度为v<153nVs,可按不压缩处理。

2•有一收缩型喷嘴，已知p^lMPa (abs)f p 2=i00kPa {abs)9 力=80"於，7>293K,求 2・2 断面上的速度V2o解：因速度较高，气流来不及与外界进行热量交换，且当忽略能量损失时，可按等爛流动 处理，应用结果：v 2二J2010⑺一兀)+分,其中T 1=293KPi =PS-^k =1.31kg/m\只T 2= =266 Kp?R解得：v ? =242ni/s3. 某一绝热气流的马赫数M=0.&并已知其滞止压力po=5x98100A7/n 2,温度2209,试求 滞止音速5,当地音速c,气流速度v 和气流绝对压强p 各为多少？ 解：Tu=273+20=293K, Co= JKR7； =343m/s 根据Zk = l +△二知T 2T=260 K, C = yUd<T=323m/s , v = MC = 258Am/sP I 7―解得：p = 3.28x98100/V/zn 24. 有一台风机进口的空气速度为力，温度为八，出口空气压力为P2,温度为门，出口断面 面积为42,若输入风机的轴功率为试求风机质量流量G (空气定压比热为Cp)。

解：由工程热力学知识：1.若要求如/笃小于0.05时，对209空气限定速度是多少？Pi =Pi=1.66kg/m 3.由此可解得G5•空气在直径为10.16cm 的管道中流动，其质量流量是lRg/s,滞止温度为389,在管路某 断面处的静压为41360N/〃：2,试求该断面处的马赫数，速度及滞止压强。

解：由—=1 + 匕二—=> T=282k T 2 kRT 又：—=1+ ---------- M -T 2 A M = 0.717v = MC =241 Amis= " z p o =5826ON/m 2P \T)6. 在管道中流动的空气，流量为Q22"7kg/s°某处绝对压强为137900N 加2,马赫数M =0.6, 断面面积为6.45c 加2。

流体力学基础 ppt课件

流体力学基础 ppt课件
➢流体介质是由连续的质点组成的；
➢质点运动过程的连续性。
流体的压缩性
不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变 化，这种流体称为不可压缩流体。
可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化， 则称为可压缩流体。
实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不 可压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如 果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可 压缩流体处理。
1.3 压强
垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体的压强， 简称压强。习惯上称为压力。垂直作用于整个面上的 力称为总压力。
在静止流体中，从各方向作用于某一点的压强大小 均相等。
压强的单位: ❖ 帕斯卡, Pa, N/m2 (法定单位); ❖ 标准大气压, atm; ❖ 某流体液柱高度; ❖ bar（巴）或kgF/cm2等。
m v
（1-1）
式中 ρ —— 流体的密度，kg/m3；
m —— 流体的质量，kg；
v —— 流体的体积，m3。
不同的流体密度是不同的，对一定的流体，密度是压力p和 温度T的函数，可用下式表示 ：
f(p,T)
（1-2）
液体的密度随压力的变化甚小（极高压力下除外），可忽略
不计，但其随温度稍有改变。气体的密度随压力和温度的变化
解： 首先将摄氏度换算成开尔文：
100℃＝273+100=373K
1)求干空气的平均分子量：
Mm = M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
=32 × 0.21+28 ×0.78+39.9 × 0.01
=28.96
气体的平均密度为：
T0p 0 Tp0
即
2 2..4 6 8 9 2 3 2 7 7 1 9 .8 3 3 .3 0 1 1 1 1 4 30 0 0 .9k2 /g m 3

流体力学完整版课件全套ppt教程

流体力学完整版课件全套ppt教程

阻力系数 0.4 阻力系数 0.2 阻力系数 0.137
前言
火车站台安全线
本章小结
【学习目标】 1. 理解流体力学的学科定义； 2. 了解流体力学的发展简史； 3. 熟悉流体力学的研究方法 。
工程流体力学
中国矿业大学电力学院
§1.1 流体的定义 §1.2 连续介质假说 §1.3 流体的物理性质
流体在受到外部剪切力作用时会发生变形，其内部相应会 产生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来。
➢ 粘性的定义
流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，内摩擦力则 是粘性的动力表现。
§1.3 流体的物理性质
➢ 牛顿的平板实验
实验装置：2块平板，平板间充满流体。
实验过程：用力拉动液面上的平板，直 到平板匀速前进。
前言
曹冲（公元196-208年）称象
孙权 曾 致 巨 象 ， 太祖欲知其斤重， 访之群下，咸莫能 出其理。冲曰： “置象大船之上， 而刻其水痕所至， 称物以载之，则校 可知矣。”太祖悦， 即施行焉。
前言
都江堰（公元前256年，李冰父子修都江堰）
战国时期，秦国蜀郡太 守李冰和他的儿子，修建 了著名的都江堰水利工程。 都江堰的整体规划是将岷 江水流分成两条，其中一 条引入成都平原，这样既 可以分洪减灾，又可以引 水灌田、变害为利。
前言
二、流体力学的研究方法
2. 实验室模拟
➢ 作用：实验模拟能显示运动特点及其主要趋势，实验结果可 检验理论的正确性。
➢ 优点：能直接解决生产中的复杂问题，能发现流动中的新现 象和新原理，它的结果可以作为检验其他方法是否正确的依 据。
➢ 缺点：对不同情况，需作不同的实验，所得结果的普适性较 差。
前言

流体力学基础讲解PPT课件

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措施。
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。 在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都 随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在 湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变 化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气 中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中 的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了 解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同 时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污 染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的 动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关 注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有 关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括 机械噪声和流体动力噪声。机械噪声 主要由机械振动和摩擦引起，而流体 动力噪声主要由湍流和流体动力振动 引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究 者们提出了各种噪声控制方法，如改 变管道结构、添加消音器和改变流体 动力特性等。这些方法可以有效降低 流体流动产生的噪声。

09_TurbFlow

09_TurbFlow

23
水流运动基本方程的守恒形式
抖 u + 抖 x
抖 u + 抖 t 抖 v + 抖 t 抖 w + 抖 t
v + y
w = 0 z
2 骣 2u 抖u uw 1抖 p = fx + nç 2 + + ç 2 ç x z r 抖 x 抖 y 桫 2 骣 2v vw 1抖 p 抖v = fy + nç 2 + + ç 2 ç x z r 抖 y 抖 y 桫 2 骣 2w 抖w ww 1抖 p = fz + nç 2 + + ç 2 ç x z r 抖 z 抖 y 桫
¶ R yx u 鼢 1 骣 R xx 抖 + + + 鼢 2鼢 z r 桫抖 x y
2
R zx z
1 骣 s xx ç抖 + ¶ t yx + ç rç抖 y 桫x
¶u ¶x u÷ ÷ y÷ u÷ ÷ z÷
t zx ÷ ÷ z ÷
¶u ¶x u÷ ÷ y÷ u÷ ÷ z÷
s xx = 2r n t yx
ò
DW
r r r ⅱ ( r - r ) dW B (r )G
描述大涡运动的物理量
39
箱式滤波
ì 1 ï ï 3 ï r ¢- r ) = ï D G (r í ï ï 0 ï ï î
when x i¢- x i ot herwise
D 2
40
高斯滤波
r G (r ⅱ r ) = -
2 6 骣 6 r Exp ç- 2 r - r ÷ ÷ 3 ç D 桫 pD
R xx = 2r ne R yx
骣v 抖 = rnç + ç ç抖 桫x

流体力学基本知识 ppt课件

〈1〉温度升高，液体的粘度减小（因为T上 升，液体的内聚力变小，分子间吸引力减 小；）
〈2〉温度升高，气体的粘度增大(气体的内 聚力很小，它的粘滞性主要是分子间动量 交换的结果。当T上升，作相对运动的相邻 流层间的分子的动量交换加剧，使得气体 的粘度增大。)
流体力学基本知识
6
三、流体的压缩性和热胀性
一、流体运动的基本概念
（一）压力流与无压流 1.压力流：流体在压差作用下流动时，流体 整个周围都和固体壁相接触，没有自由表 面。 2.无压流：液体在重力作用下流动时，液体 的部分周界与固体壁相接触，部分周界与 气体接触，形成自由表面。
流体力学基本知识
14
（三）流线与迹线
1.流线：流体运动时，在流速场中画出某时 刻的这样的一条空间曲线，它上面所有流 体质点在该时刻的流速矢量都与这条曲线 相切，这条曲线就称为该时刻的一条流线。
流体力学基本知识
26
四、沿程阻力系数λ和流速系数C的确定
沿程阻力系数λ 是反映边界粗糙情况和流态 对水头损失影响的一个系数。1933年尼古 拉兹表发表了其反映圆管流运情况的实验 结果，得出了一些结论：
1.层流区 2.层流转变为紊流的过渡区 3.紊流区
流体力学基本知识
27
（一）沿程阻力系数λ的经验公式 1.水力光滑区 2.水力过渡区 3.粗糙管区
2.迹线：流体运动时，流体中某一个质点在 连续时间内的运动轨迹称为迹线。流线与 迹线是两个完全不同的概念。非恒定流时 流线与迹线不相重合，在恒定流时流线与 迹线相重合。
流体力学基本知识
15
（二）恒定流与非恒定流
1.恒定流：流体运动时，流体中任一位置的 压强，流速等运动要素不随时间变化的流 动称为恒定流动。

流体力学基础知识课件

V一流体的体积，m3。 对于均质流体，单位体积的流体所受的重力称为流体的重力密度，简称重度， 即： γ=G/V (1-2) 式中γ一流体的重度，N／m3； G一一流体所受的重力，N； V一流体的体积，m3。 由牛顿第二定律得：G=m g。因此， γ=G/V=mg/V=ρg (1·3) 式中g一一重力加速度，g=9．807 m／s2。 流体的密度和重度随其温度和所受压力的变化而变化。也就是说同一流体的 密度和重度不是一个固定值。但在实际工程中，液体的密度和重度随温度和 压力的变化而变化的数值不大，可视为一固定值；而气体的密度和重度随温 度和压力的变化而变化的数值较大，设计计算中通常不能视为一固定值。常 用流体的密度和重度如下： 水在标准大气压，温度为4°C时密度和重度分别为： ρ=1000kg／m3，γ=9.807kN／m3 水银在标准大气压，温度为0℃时其密度和重度是水的13.6倍。 干空气在标准大气压，温度为20°C时密度和重度分别为： ρ=1.2kg／m3，γ=11.82N／m3
兀r2hγ=2兀rσcosa 故有：
(1.9) 式中γ一液体的容重； r一玻璃管内径； σ一液体的表面张力系数。 如果把玻璃管垂直竖立在水中，则有下式： h=15/r (1．10)
1．2流体静力学的基本概念 流体处于静止(平衡)状态时，因其不显示粘滞性，所以流体静力学的中心问 题是研究流体静压强的分布规律。 1．2．1流体静压强及其特性 在一容器的静止水中，取出小水体І作为隔离体来进行研究，如图1．2所示。 为保持其静止(平衡)状态，周围水体对隔离体有压力作用。设作用于隔离体 表面某一微小面积△w上的总压力是△P，则△w叫面积上的平均压强为: P=P/△w (1.11) 当所取的面积无限缩小为一点时，即△w——0，则平均压强的极限值为：

流体力学基础讲解132页PPT


流体力学基础讲解
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非

谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生

高二物理竞赛课件：流体力学基础


A AV
R2 0 V
对抛物线分布，由速度分布和平均速度式可得
1
2 R2
R 0
u1 V1
3
rdr
16 R2
R
1
r
2
3
rdr
21
r
2 4
R
2
0 R
R
0
对1/7幂函数分布，由速度分布和平均速度式可得 ，
2
2 R2
R 0
u2 V2
3 rdr
2 R2
120
3
98
R 1 0
(1 u2 )dm (1 V 2 )m
A2
2
上式中V为平均速度，设ρ=常数,截面积 A=πR2，微元圆环面积
dA 2。rdr
[例]直圆管粘性定常流动：动能修正因子与动量修正因子(3-2)
由质流量定义，
m Q VA
dm (r) dQ(r) udA u2rdr
1 ( u )3dA 2 R ( u )3rdr
面截面）上有两种速度分布，一种是抛物线分布,另一种是1/7幂函数分布：
u1
um 11 rFra bibliotekR2
u2
um
2
1
r 1/7 R
上式中μm1，μm2分别为两种速度分布在管轴上的最大速度。
求：两种速度分布的（1）关于平均速度的动能修正因子
（2）关于平均速度的动量修正因子β。
解： (1) 按单位质量流体的动能计算，动能修正因子定义为
V / um
动能修正因子
抛物线分布
0.5
2.0
1/7幂函数分布
0.8167
1.058
动量修正因子
β
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等于压力与该壁面面积之积
F p D2
4
如果承受压力的固体壁面是曲面时:曲面上总作用力在某一方向
上的分力等于曲面在与该方向垂直平面内的投影面积与静压力的乘积。若已知
曲面上总作用力在三个坐标轴方向的分量分别为Fx、 Fy和Fz时，总作用力的
大小为：
1
F (FX2 FY2 FZ2 ) 2
连续性方程（运动方程）
q vA C
不可压缩流体作定常流动时，通过流束（或管道）的任一通流截 面的流量相等
通过通流截面的流速则与通流截面的面积成反比 质量守恒定律在流动液体情况下的具体应用
连续性方程应用举例
v1

q A1

10 103 2 104 60
0.833m / s
根据连续性方程可知：
q A1v1 A2v2
则：
v2 v1

A1 A2

1 4

v2

0.833 0.21m / s 4
q 10L / min A2 4 A1 A1 2 104 m2 v2 ?
基本概念
流动液体中的压力和能量: 由于存在运动，所以理想流体流动
压力的表示方法
相对压力（表压力）:
以大气压力为基准，测量所得的压力 是高于大气压的部分
绝对压力:
以绝对零压为基准测得的压力
绝对压力=相对压力 + 大气压力
真空度:如果液体中某点的绝对压力小于大气压力，则称该点出现真空。此
时相对压力为负值，常将这一负相对压力的绝对值称为该点的真空度
真空度=|负的相对压力|=|绝对压力 - 大气压力|
压力的计量单位
法定单位 :牛顿/米2(N/m2)即帕（Pa）
1 MPa=106Pa
单位换算:
1bar=1×105Pa=0.1MPa 1工程大气压（at）=1公斤力/厘米2（kgf/m2）≈105帕 =0.1 MPa 1米水柱（mH20）=9.8×103Pa 1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa
Δ
Δ
Δ
图2—1重心作用下的静止液体
在重力作用下静止液体中的等压面是深度（与液面的距离）相同的水平面
液体静压力基本方程物理意义
p p0 g( z z0 )
p
g

z

p0
g

z0

C
Z:单位重量液体的位能,称位置水头 p :单位重量液体的压力能,称压力水头
g
物理意义:静止液体具有两种能量形式，即压力能与位能。这两种能量形
液体的静压力
静压力: 是指液体处于静止状态时,其单位面积上所受的法向作用力
若包含液体某点的微小面积ΔA上所作用的法向力为ΔF，则该 点的静压力p定义为：
lim p
F
A0 A
若法向力F均匀地作用在面积A上，则压力可表示为:
p F A
液体的静压力
静压力的特性:
1）液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向 2）静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都相等
回顾
作业：1-5、1-6、1-7
流动液体的运动和力学规律
基本概念 连续性方程 伯努利方程 动量方程
基本概念
理想液体: 既不可压缩又无粘性的液体。
一维定常流动: 即流场中速度与压力只是空间点的位置的函
数而与时间无关，则称流场中的流动为定常流动。 在定常流动条件下，如果通过适当选择坐标（包括曲线坐标）
后，使流速与压力只是一个坐标的函数，则称这样的流动为一维 定常流动。
通常把密封在容器内液体的流动按一维流动来处理，再用实验 数据来修正实验结果。
基本概念
1）流线是流场中的一条条曲线，它表示 在同一瞬时流场中各质点的运动状态； 2）在流场中画一个不属于流线的任意封 闭曲线，沿该封闭曲线上的每一点做流 线，有这些流线组成的表面称为流管； 3）流管内流线群称为流束；
图2-4帕斯卡原理应用
液体静压力举例
根据液体静压力基本方程 p p0 gh
其中：
p0

F A1
4F
d2

4 30 103 3.142 0.52
1.528 105 Pa
gh 103 kg / m3 9.8N / kg 2m 1.96 104 Pa
流体力学基础（上）
主讲教师：李一染 信息与机电工程学院机械系
2013/11/28
流体力学基础
静止液体的力学规律 流动液体的运动和力学规律 管路系统流动分析 液压系统的气穴与液压冲击现象
静止液体的力学规律
液体的静压力 静压力基本方程及其物理意义 压力的传递（帕斯卡定律） 液体静压力对固体壁面的作用力 压力的计量单位和表示方法
式可以相互转换，但其总和对液体中的每一点都保持不变为恒值，因此静压力 基本方程从本质上反映了静止液体中的能量守恒关系.
静压力的传递
帕斯卡原理:若在处于密封容器中静止液体的部分边界面上施加外力使
其压力发生变化，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，则液体中任一点的 压力均将发生同样大小的变化
液压传动是依据帕斯卡原理 实现力的传递、放大和方向 变换的
液体力作用下静止液体中的压力分布规律
p p0 gh
p是静止液体中深度为h处的任意点上的 压力,p0 为液面上的压力，若液面为与 大气接触的表面，则p0等于大气压p。
同一容器同一液体中的静压力随着深度 h的增加线性地增加
同一液体中深度h相同的各点压力都相等.
则： p 1.528 105 1.96 104 1.724 105 Pa
Fp
Fp pA 0.25 12 1.724 105 1.35105 N
0.25 12 1.528 105 1.2 105 N
液体静压力对固体壁面的作用力
当承受压力的固体壁面为平面时:则作用在其上的总作用力
基本概念
通流截面：在流场中作一面。若该面与通过面上的每一条流
线都垂直，则称该面为通流截面
流量:单位时间内流过某通流截面的流体体积
q AdA
q A
法定单位: 米3/秒(m3/s)
工程中常用升/分（L/min）
通流截面上的平均流速:
q AdA A
q
A
图2—7 流线、流束与通流截面