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流体力学基础 专题讲座

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《流体力学入门》课件

《流体力学入门》课件

03
气体压力计利用弹性元 件的变形来测量压力， 适用于测量较低的压力 。
04
流体静压力的计算需要 考虑流体的密度、重力 加速度和作用面积等因 素。
03
流体动力学基础
流体动力学基本概念
01
流体
流体是气体和液体的总称，具有流 动性和不可压缩性。
流线
流线是表示流体运动方向的几何线 条。
03
02
流场
流场是流体运动所占据的空间区域 。
伯努利方程
伯努利方程描述了流体在 封闭管道中流动时，流体 的压力、速度和高度之间 的关系。
连续性方程
连续性方程描述了流体在 流动过程中质量守恒的规 律。
流体流动的阻力与损失
摩擦阻力
摩擦阻力是由于流体与管 壁之间的摩擦而产生的阻 力，通常用达西-韦伯定律 来描述。
局部损失
局部损失是由于流体在管 道中流动时，由于管道形 状、方向变化等原因而产 生的能量损失。
《流体力学入门》 ppt课件
xx年xx月xx日
• 流体力学简介 • 流体静力学基础 • 流体动力学基础 • 流体流动现象与规律 • 流体力学在工程中的应用
目录
01
流体力学简介
流体的定义与特性
总结词
流体的定义与特性是流体力学研究的基础。
详细描述
流体是指在任何微小剪切力作用下都能发生连续变形的物体，具有粘性、压缩性和流动性等特性。
流体动力学还用于解决一些工程问题，例如管 道流动的阻力和传热问题，以及流体动力学的 振动和稳定性问题等。
流体动力学在航空航天、交通运输、能源等领 域也有着重要的应用，例如飞机和汽车的设计 、发动机的工作原理等。
流体流动现象与规律在工程中的应用

流体力学宣讲

流体力学宣讲
均不产生相对运动）。 流体静力学旳中心问题是研究流体静压强旳分布
规律。
一、流体静压强及其特征
1、流体静压强旳两个基本特征：
（1）静压强旳方向指向受压面，并与受压面垂直。 （2）流体内任意一点旳静压强在各个方向面上旳
值均相等。
讨论：
在静止或相对静止流体中，任一点旳液体压强旳大小与作 用面方向无关，只与该点位置有关。各点位置不同，压强大 小可能不同，位置一定，不论取哪个方向，压强大小完全相 等。所以，流体静压强大小只是空间位置旳函数。
流体温度升高，体积增大，密度减小旳性质，称 为流体旳热胀性。
结论：
1）液体压缩性和热胀性很小，在工程技术领域 中可忽视不计。
2）气体有明显旳压缩性和热胀性。
3）但在处理问题时，也要详细问题详细分析。
§1－2 流体静力学旳基本概念
流体静止是运动中旳一种特殊状态。 流体处于静止状态，不显示粘滞性（各质点之间
1工程大气压⋍10mH2O⋍735.6㎜Hg⋍98kN/㎡⋍98KPa 1原则大气压⋍101.325KPa⋍760㎜Hg
§1－3 流体动力学旳基本概念
一、流体动力学旳基本名词
1、元流 2、总流 3、过流断面，可能是平面，也可能是曲面 4、流量Q 5、流速Q=WV
因为粘滞性，过流断面上流速不是定值。在实际工程中 一般采用过流断面上各质点流速旳平均值即平均流速。 平均流速经过过流断面旳流量应等于实际流速经过断面旳 流量。
例如：某点旳绝对压强为303.975KPa，则称绝对压强为三
个原则大气压，或称相对压强为两个原则大气压。
（3）用液柱高度来表达,单位是mH2O、㎜H2O、㎜Hg 将压强转换为某种液柱高度旳计算公式为：
h p
一原则大气压：

流体力学专题教育课件

流体力学专题教育课件

§1.1 流体力学及其任务
流体力学旳研究措施
理论措施：根据实际问题建立理论模型，涉及微分体 积法、速度势法、保角变换法等。
数值措施：根据理论分析旳措施建立数学模型，选择 合适旳计算措施，涉及有限差分法、有限元法、特征线法、 边界元法等，利用计算机计算，得出成果。
试验措施：根据模化理论对所研究旳流动进行模拟， 经过观察和测量，取得所需成果，可直接处理工程中复杂 旳问题，并能发觉新旳流动现象。
§1.3 流体旳主要物理性质
dV / V 1 dV
dp
V dp
或
1 d dp
压缩系数旳倒数是体积弹性模量，即：
K 1 V dp dp
dV d
(1- 6) (1- 7) (1- 8)
§1.3 流体旳主要物理性质
液体旳热膨胀性用热膨胀系数来表达，它表达在一 定旳压强下，温度增长1度，密度旳相对减小率。
三种圆板旳衰减时间均相等。库仑得出结论：衰减旳 原因，不是圆板与液体之间旳相互摩擦，而是液体内部旳 摩擦。
§1.3 流体旳主要物理性质
3. 牛顿内摩擦定律
根据牛顿内摩擦定律，流体旳内摩擦力可表达为：
以应力表达
T A du
dy
du
dy
（1- 2） （1- 3）
du/dy为速度在垂直于速度旳方向上旳变化率，也称 为速度梯度 。
§1.3 流体旳主要物理性质
4. 黏性流体和无黏性流体
黏性流体（实际流体）：实际中旳流体都具有黏性， 因为都是由分子构成，都存在分子间旳引力和分子旳热运 动，故都具有黏性。
无黏性流体（理想流体）：假想没有黏性旳流体。
因为实际流体存在黏性使问题旳研究和分析非常复杂， 甚至难以进行，为简化起见，引入理想流体旳概念。某些 黏性流体力学旳问题往往是根据理想流体力学旳理论进行 分析和研究旳。

流体力学基础讲解PPT课件

流体力学基础讲解PPT课件
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。

流体静力学专业知识讲座

流体静力学专业知识讲座

EXIT
本章所得旳结论，对理想流体或实际流体都是合用旳。
作匀加速运动小车
第2章 流体静力学
【学习重点、难点】重点： 1.流体静压强及其特征，静止液体中旳压强计算。 2.流体作用在壁面上旳液体总压力。难点： 1、计算流体作用在曲面上总压力时虚压力体旳拟定。 2、两种以上不同液体对壁面总压力旳计算。
二、 流体静压强旳特征
流体静压强特征： (1)流体静压强旳方向必然重叠于受力面旳内法线方向。 反证法：
EXIT
第2章 流体静力学(hydrostatics)
2.1 流体静压强及其特征
(2)平衡流体中任意点旳静压强值只由该点旳坐标位置决定，而与该压强旳作用方向无关。 即: 第二特征证明留作参照题，详见书后参照文件3
Conclusions：平衡流体微团旳质量力与表面力不论在任何方向上都应保持平衡，即质量力与该方向上表面力旳合力应该大小相等，方向相反。
同理，沿
轴得
轴得
沿
知识沿拓
1.误差旳实质：近似替代。2.欧拉，L. ( Leonhard Euler 1707-1783)瑞士数学家、力学家。
function)。
例如，重力、惯性力等都是有势力。
对 式积分得
积分常数
流体平衡微分方程旳积分式。 已知 = f（ ），可求任意点旳 。它表达了平衡流体中旳压强分布规律。
EXIT
三、等压面(equipressure surface)
在平衡流体中，压强相等旳各点所构成旳面称为等压面。
EXIT
对不可压缩流体，
为常量，上式右边括号内亦应是某一坐标函数旳
全微分。设此函数为
，则
பைடு நூலகம்对比能够看出

第1章流体力学基本知识-PPT精品

第1章流体力学基本知识-PPT精品

（二）恒定流与非恒定流
2 .非恒定流：流体运动时，流体中任一 位置的压强、流速等运动要素随时间的 变化而变动的流动。如水位随水放出不 断改变的水流运动。
自然界中都是非恒定流，建筑设备工程 中取为恒定流。
（三）流线与迹线： 1.流线:是流体中同一瞬间由许多质点组成的
曲线。在该曲线上所有各点的速度向量都与 该曲线相切。

该关系式表达了流量（Q）、过流断面（ω）和 平均流速（v）三者之间的关系。
二、恒定流的连续性方程式
如图所示，在恒定总流中任取一元流，元流 在1－1过流断面上的面积为dω1,流速为u1;在 2－2过流断面上的面积为dω2,流速为u2。
二、恒定流的连续性方程式
应用质量守恒定律，在dt时段内流入的质量 与流出的质量相等：
静压。 rv2/2g－－工程上称动压。
p12vg12 p22vg22h12
p ＋ rv2/2g－－过流断面的静压与动 压之和，工程上称全压。
rhω1-2－－1－2两过流断面间压强损 失。
第4节 流：
本节的任务：计算水头损失（或压强损失、流 动阻力）和计算管段。
建筑设备工程
第一章 流体力学基本知识 第1节 流体的主要物理性质 第2节 流体静压强及其分布规律 第3节 流体运动的基本知识 第4节 流动阻力和水头损失 第5节 孔口、管嘴出流及两相流体简介
本章介绍流体静力学，流体动力学，流体运动 的基本知识，流体阻力和能量损失，通过本章 的学习可以对流体力学有一个大概的了解，但 讲到的内容是很基础的。
z1、z2：位置水头，表示单位 p1/γ、 p2/γ：重压量强的水位头置。势P能为。相
对压强（静压）。
α1v12/2g、 α2v22/2g：流 速水头（动

《流体力学基础》课件


流体力学的发展与前景
流体力学的历史
流体力学的发展可以追溯到古代，如亚历山大在水力学方面的研究奠定了基础。
流体力学的现状
随着计算机和数值模拟技术的发展，流体力学得到了迅速进展，推动了各个领域中的应用。
流体力学的未来
未来的流体力学研究将继续突破技术限制，深入探索流体力学领域中的未知，并应用于更多 的实际问题。
《流体力学基础》PPT课 件
流体力学是研究流体力学的基本原理和应用的学科。它涉及到流体的运动、 特性和行为，以及在各个领域中的应用。
流体力学的定义
什么是流体力学？
流体力学研究流体在宏观上的物理性质和运动规律，包括流体的压力、密度、速度、流量等。
为什么流体力学重要？
流体力学是解决涉及流体的问题和设计各类工程设备的基础，对于工程、天文学和生物学等 领域都具有重要意义。
3
流体的流动行为
流体在管道、河流、以及涡流等情况下，会产生不同的流动行为，如旋涡、沉积 和分层等。
应用案例介绍
流体力学在工程中的应用
流体力学在建筑物、水利工程、 飞行器设计等领域中有着广泛 的应用，帮助解决各种流体相 关的问题。
流体力学在天文学中的 应用
天文学中的星系、恒星和行星 的运动，以及宇宙中物质的分 布都与流体力学有着密切的关 系。
流体力学在生物学中的 应用
生物中的血液循环、鱼类的游 泳、鸟类的飞行等现象都受到 流体力学的影响，帮助揭示生 物机制。
流体力学研究的挑战
1 流体力学领域的未解之谜
2 流体力学研究的技术难题
尽管流体力学取得了许多成果，但仍有一ห้องสมุดไป่ตู้些现象和问题，如湍流、颗粒流等，尚未 完全理解。
流体力学研究需要借助先进的计算方法、 实验设备和数值模拟技术，来解决复杂的 流体问题。

《流体力学基础知识》课件

流体粘性
流体抵抗剪切力的性质，粘性大小与流体的种类和温度有关。
流动模型
根据流体的粘性和流动特性，建立各种流动模型，如层流、湍流等。
06
流体力学在工程中的应用
流体输送与管道设计
总结词
流体输送与管道设计是流体力学在工程 中的重要应用之一，主要涉及流体在管 道中的流动规律和设计原则。
VS
详细描述
在工业生产和城市供水中，需要利用流体 力学的原理进行管道设计和流体输送，以 实现高效、低能耗的流体传输。管道设计 需要考虑流体的流速、压力、粘度等参数 ，以及管道的材质、直径、长度等因素， 以确保流体输送的稳定性和可靠性。
流体力学的发展历程
要点一
总结词
流体力学的发展历程及重要事件
要点二
详细描述
流体力学的发展历程可以追溯到古代，但直到17世纪才真 正开始形成独立的学科。在17世纪到20世纪期间，许多科 学家和工程师为流体力学的发展做出了重要贡献，如伯努 利、欧拉、斯托克斯等。随着科技的发展，流体力学在理 论和实践方面都取得了巨大的进步，为人类社会的进步和 发展做出了重要贡献。
3
流体流动的连续性原理
在流场中任取一元流管，流进和流出该元流的流 量相等。
流体流动的能量传递与转换
压力能传递
流体在流动过程中，压力能可以传递给其他流体 或转化为其他形式的能量。
动能转换
流体的动能可以转换为其他形式的能量，如压能 、热能等。
热能传递
流体在流动过程中，可以与周围介质进行热能交 换，实现热量的传递。
流体流动的阻力与损失
摩擦阻力
流体在管道中流动时，由于流体的粘性和管壁的粗糙度，会产生 摩擦阻力。
局部阻力
流体在通过管道中的阀门、弯头等局部构件时，会产生局部阻力。

流体力学讲座-山东中医药大学.

题目：第二章流体力学第一节理想流体的定常流动第二节伯努里方程及应用教学目的与要求：1、了解描述理想流体的定常流动的基本物理量的含义；2、掌握连续性方程和伯努利方程；3、会用连续性方程和伯努利方程解题；4、了解伯努利方程在生活中的应用。

内容与时间分配：1、引入（5）2、理想流体的定常流动及基本物理量的含义（20）3、流体定常流动的连续性方程（15）4、伯努力方程（15）5、伯努力方程的应用（20）6、小结（5）重点与难点：重点：连续性方程和伯努力方程难点：伯努力方程在日常生活中的应用教具准备：多媒体设备，粉笔，黑板第二章流体力学流体：具有流动性的物质都称为流体。

液体和气体都是流体，他们没有固定的外形，极易发生形变。

研究流体力学的基础是质点力学和质点组力学，质点和质点组的力学规律和运动学规律都可运用到流体力学来。

显然，本章主要来研究流体的运动规律。

研究流体力学有两种方法：（一）拉格朗日（Lagrange）法：拉格朗日法以研究个别流体质点的运动为基础，通过对每个流体质点运动规律的研究来获得整个流体的运动规律。

这种方法又称为质点系法。

拉格朗日法的基本特点是追踪单个质点的运动（二）欧拉（Euler）法：欧拉法是以考察不同流体质点通过固定的空间点的运动情况来了解整个流动空间内的流动情况，即着眼于研究各种运动要素的分布场。

这种方法又叫做流场法。

欧拉法中，流场中任何一个运动要素可以表示为空间坐标和时间的函数。

第一节、理想流体的定常流动一、流体的性质2．连续性：把流体视为由一个挨一个的连续的无任何空隙的质点所组成。

.3．可压缩性：流体的体积（或密度）随压力的大小而变化的性质，称为流体的可压缩性。

压力增大时，流体的体积减小：压力减小时，流体的体积增大。

液体的可压缩性很小；气体流动时，可压缩性可以忽略。

4．粘滞性：流体分层流动时，速度不同的各流层之间存在着沿分界面的切向摩擦力（即内摩擦力），流体的这种性质称为流体的粘滞性。

流体力学讲座海斯顿

吸程 =当地大气压-汽蚀余量-吸口管路阻力-安全量（0.5~1m）
举例： 当地大气压为标准大气压（10.33
mH2O），必需汽蚀余量为3米；吸口管 路阻力为 1 mH2O。 求吸程？
吸程Δh = 10.33-3-1-0.5=5.83 m （即该水泵在保证安全的前提下，最大 能吸上5.83m的水。）
1、哈根-泊肃叶公式（适用于滞流Re≤2000）
• λ = 64/Re
2、阿里特苏里公式（适用于2000﹤Re﹤1000*(d/ε)）
3、柯列伯洛克公式（适用于2000﹤Re﹤1000*(d/ε)）
1 -2lg 2.51

3.7d Re
常用
结果准确
1.1.5 直管阻力损失的计算公式
例 题 2 （已知位压头，求可以通过的水量）
伯努利方程
管路长度（壁厚）的阻力损失 可以忽略不计。
注：流速与孔径 没有关系。
因为孔口出流 2-ห้องสมุดไป่ตู้’截面的收缩，影响出流量。 流量系数： μ = 0.60~0.62 （圆孔。其它形式的孔，系数会有变化。）
Q-H流量扬程曲线
Q-P流量功率曲线
（
北京海斯顿水处理设备有限公司）
主讲：王树志
1 • 基本公式 2 • 阻力损失计算 3 • 孔口出流 4 • 离心水泵
静压能 1
静压能 2
水面静压=0
上图的静压为“正压”
上图的静压为“负压”
常 用
水泵扬程
位压头 动压头 静压头
扬程
压头损失
管路压头损失
常 用
利用上式可以计算出所需水泵功率
Q-η流量效率曲线 Q-NPSH流量汽蚀 余量曲线
水泵样本上标注 的流量和扬程参数， 是效率最高点对应 的流量、扬程。
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研究内容
基本假设 · 连续体假设 物质都由分子构成,尽管分子都是离散分布 的,做无规则的热运动.但理论和实验都表明, 在很小的范围内,做热运动的流体分子微团 的统计平均值是稳定的.因此可以近似的认 为流体是由连续物质构成,其中的温度,密度, 压力等物理量都是连续分布的标量场.
质量守恒 质量守恒目的是建立描述流体运动的方程 组.欧拉法描述为:流进绝对坐标系中任何闭 合曲面内的质量等于从这个曲面流出的质 量,这是一个积分方程组,化为微分方程组就 是:密度和速度的乘积的散度是零(无散场). 用欧拉法描述为:流体微团质量的随体导数 随时间的变化率为零。
· 动量定理 流体力学在微观是无限大，并且是低速运 动，属于经典力学的范畴。因此动量定理 和动量矩定理适用于流力计算 2、管道设计 3、管道施工 4、水泵选型
水管管路的水头损失如何计算
水管管路的水头损失=沿程水头损失+局部水头损失 沿途水头损失=(λL/d)*V^2/(2g) 局部水头损失=ζ*V^2/(2g) 式中：λ————管道沿途阻力系数； L——管道长度； ζ————局部阻力系数，有多个局部阻力系数，则要相 加； d——管道内径, g——重力加速度， V——管内断面平均流速。 沿途阻力系数λ和局部阻力系数ζ都可查水力学手册。
概述
流体力学是连续介质力学的一门分支 流体力学中研究得最多的流体是水和空气。 1738年伯努利出版他的专著时，首先采用 了水动力学这个名词并作为书名；1880年 前后出现了空气动力学这个名词；1935年 以后，人们概括了这两方面的知识，建立 了统一的体系，统称为流体力学
发展简史
出现 流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践 中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通江 河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都 江堰，至今还在发挥着作用；大约与此同时，古 罗马人建成了大规模的供水管道系统等等。 对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希 腊的阿基米德，他建立了包括物理浮力定律和浮 体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力 学的基础。此后千余年间，流体力学没有重大发 展。
17世纪，力学奠基人牛顿研究了在流体中 运动的物体所受到的阻力，得到阻力与流 体密度、物体迎流截面积以及运动速度的 平方成正比的关系。他针对粘性流体运动 时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。但 是，牛顿还没有建立起流体动力学的理论 基础，他提出的许多力学模型和结论同实 际情形还有较大的差别
之后，法国皮托发明了测量流速的皮托管；达朗 贝尔对运河中船只的阻力进行了许多实验工作， 证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系；瑞 士的欧拉采用了连续介质的概念，把静力学中压 力的概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程， 正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动；伯 努利从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道 中水的流动，精心地安排了实验并加以分析，得 到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之 间的关系——伯努利方程。
水泵扬程实用估算方法
水泵的扬程 H=h+hy+∑hj
式中：h——静扬程； hy——水泵管路的沿程水头损失； ∑hj——水泵管路所有配件的局部水头损失 总和。
流体力学基础 专题讲座
1、概述 2、基本概念 3、基本原理 4、应用介绍
流体力学
是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应 用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本 身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、 流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。 流体力学是力学的一个重要分支，它主要研究流 体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体 界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。 在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应 用价值。
直到15世纪，意大利达· 芬奇的著作才谈到 水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等 问题；17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中 压力的概念。但流体力学尤其是流体动力 学作为一门严密的科学，却是随着经典力 学建立了速度、加速度，力、流场等概念， 以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠 定之后才逐步形成的。