资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.1,流体的物理性质,第一章 流体流动,1.,2,流体静止的基本方程,1.,2.1,作用在流体上的力,1.,2.2,静止流体的压力特性,1.,2.3,流体静力学方程,一、流体静力学方程的推导,二、流体静力学方程的应用,1.,压力与压力差的测量,（,1,）,U,管压差计,U,管压差计,指示液,若被测管段水平放置,大气压,若一端与大气相通,p,为,正压,p,为,负压,二、流体静力学方程的应用,（,2,）,倾斜液柱,压差计,倾斜液柱,压差计,当被测液体的压力差很小时，为了提高读数的精度采用倾斜液柱,压差计。,垂直,读数,倾斜,读数,二、流体静力学方程的应用,（,3,）,微差,压差计,微差,压差计,特点,扩大室,扩大室内指示液,C,的液面微小的变化可引起,U,管内指示液,A,的很大变化,。,二、流体静力学方程的应用,2.,液位的测量,压差法测量液位,1-,容器,2-,平衡室,3-,压差计,在容器外部设一平衡室，平衡室内预先装入与容器内相同的液体,，其液面的高度维持在容器液面允许到达的最大高度处。,（,1,）压差法测量液位,二、流体静力学方程的应用,整理得,二、流体静力学方程的应用,远距离测量液位,1-,调节阀,2-,鼓泡,观察器,3-,压差计,4-,吹气管,5-,储漕,自管口通入氮气，用调节阀调节其流量,。氮气的流速很低，在观察室有气泡缓慢溢出即可。,（,2,）远距离测量液位,二、流体静力学方程的应用,整理得,压力用表压表示,二、流体静力学方程的应用,3.,液封高度的计算,控制设备内的压力,不超过某设定值,。,液封,作用,安全液封,防排出液封,防止设备内的气体,从液体管路排出,。,二、流体静力学方程的应用,整理得,设设备内控制压力为,安全液封计算,二、流体静力学方程的应用,推导得,设设备内的压力为,防排出液封计算,应用示例,二、流体静力学方程的应用,【,例,1-2】,【,例,1-6】,自学,1.1,流体的物理性质,第一章 流体流动,1.,2,流体静止的基本方程,1.,3,流体流动的基本概念,1.,3,.,1,稳态与非稳态流动,一、稳态流动,1.,稳态的概念,流体的各物理量为空间位置坐标和时间的函数,速度场,若流体的物理量仅随位置变化而不随时间变化，即,为稳态过程。,稳态过程的数学表达,一、稳态流动,2.,稳态流动,1-,进水管,2-,溢流管,3-,水箱,4-,排水管,水位恒定,各截面,u,不变,稳态流动,流动情况示意图,截面 处速度为,截面 处速度为,二、非稳态流动,1-,进水管,2-,溢流管,3-,水箱,4-,排水管,水位下降,各截面,u,减小,非稳态流动,流动情况示意图,1.1,流体的物理性质,第一章 流体流动,1.,2,流体静止的基本方程,1.,3,流体流动的基本概念,1.,3,.,1,稳态与非稳态流动,1.,3,.,2,流线与流管,一、流线与流线方程,1.,流线,速度场,若在曲线上任一点的切线方向与流体在该点的速度方向相同，该曲线即为过该点的流线。,流线示意图,（,1,）流线的定义,一、流线与流线方程,（,2,）流线的性质,稳态场中的流线不随时间变,化，而非稳态场的流线随时,间变化。,流场中有若干条的流线，流 线是一个曲线族。,流线不能相交。,一、流线与流线方程,（,3,）流线方程,设流线上任一点,该点的速度为,在 时间内，沿切线方向移动的距离,一、流线与流线方程,流线方程,【,例,1-7】,自学,二、流 管,通过流场内任一封闭曲线上的每一点的流线所构成的管状表面称为流管。,1.,流管定义,流管示意图,流管,管道,二、流 管,2.,流管的性质,稳态流动时流管的形状不随时间而变，而非,稳态流动时流管的形状随时间变化。,流管表面上的速度方向永远和表面相切。,流体不能穿过流管表面，只能在管内或管外 流动。,1.1,流体的物理性质,第一章 流体流动,1.,2,流体静止的基本方程,1.,3,流体流动的基本概念,1.,3,.,1,稳态与非稳态流动,1.,3,.,2,流线与流管,1.,3,.,3,流率与流速,一、流 率,1.,体积流率（体积流量）,单位时间流过管道任一截面的体积量。,定义,符号,单位,m,3,/s,流通截面,微元面,法向方向,（,m,3,/h,）,一、流 率,2.,质量流率（质量流量）,定义,符号,单位,kg/s,单位时间流过管道任一截面的质量。,质量流率与体积流率的关系,二、流 速,1.,流速与平均流速,单位时间内流体在流动方向上流过的距离，,以,u,表示。,平均,流速,管内的速度分布,流速,流体体积流量与流道截面积之比，,以,u,b,表示。,点速度,二、流 速,注意,除特别说明，一般所给流速均指平均速度。,平均速度定义式,又称“主体速度”,或“混合杯速度”,为简便起见，,u,b,可写为,u,。,二、流 速,对于圆形管道,设计选择,任务给定,圆形管道流量公式,圆形管道管径公式,二、流 速,管径的计算步骤,选择适宜的流速,u,b,。,计算管径,d,。,管径圆整，核算流速。,管径规格表示示例,外径,108mm,壁厚,4mm,内径,100,mm,记为：,DN100,公称直径,二、流 速,流速的选择,u,b,d,操作费用,设备费用,动力消耗,流动阻力,流速的选择见表,1,1,一般情况,液体,:,0.5,2.0 m/s,气体,:,10,20 m/s,二、流 速,2.,质量流速,定义,符号,单位,kg/(m,2,s),单位时间流体流过管道单位截面积的质量。,质量,通量,【,例,1-8】,自学,练 习 题 目,思考题,作业题:,3,、,5,、,6,1.,流体静力学方程有哪些应用场合？,2.,何为稳态流动与非稳态流动，如何进行判断？,3.,何为体积流率与质量流率，二者关系如何？,4.,何为平均流速，如何进行计算,?,5.,如何进行管径的计算,？,
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