流体力学基础知识.ppt

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第一部分 工程流体力学基础知识
汇报时间：12月20日
Annual Work
Summary Report
#2022
一、流体的主要物理性质
单位体积物质具有的质量，称为该物质的密度，用希腊字母ρ表示。
密度的倒数称为比体积，也叫做比容，用字母v表示，含义是单位质量物质所占的空间体积。
密度和比体积
单位体积物质具有的重量称作重度，用希腊字母γ表示
重度与密度的关系为： γ= ρg
重度
一定量的流体所受外界压力增大的时候，其体积将缩小，密度会增大，该性质称为流体的压缩性。
一定量的流体受热温度升高的时候，其体积将增大，密度会减小，该性质称为流体的热胀性。
气体的压缩性必液体显著的多，一般将液体视为不可压缩流体。在一些情况下（如空气沿通风管道前进）也将气体视作不可压缩流体。于此同时，我们对于液体的热胀性要给予足够的认识和重视。如高楼水系统种一般设置膨胀水箱。
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流体的压缩性和热胀性
流体的粘滞性
所有的流体都有粘滞性，这是由于分子之间的引力造成的，粘滞性会影响流体流动的性质，粘滞性的大小可以用粘度来衡量。粘度越大的流体其流动的时候阻力越大。
例子：水、食用油、热沥青的粘性和流动性比较。
理想流体：粘滞性会使得流体流动复杂化，为了简化问题分析，引入理想流体的概念：没有粘滞性的流体即是理想流体。对于粘滞性较小的流体，比如水，在很多情况下可以忽略其粘滞性，将其视作理想流体。但是在涉及较远距离输送的时候则必须考虑粘滞阻力造成的影响。
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二、流体的静压力
静止流体内部单位面积上的法向表面里叫做静压力，即物理学上所说的静压强。
流体静压力是具有能量意义的，和静压力相关的是流体的分子势能，也叫做压力势能。
液体静压力分布规律：
=p0+γh 或 p=p0+ρgh，其中p0为液面处压力大小。
，该点处各个方向上 的静压力大小相等。
3. p0一定时，流体内部同一深度各点静压力大小相等，构成一个等压面，该等压面为水平面。
，连通器内等压面仍然是水平面。
，液体内部各点静压力将做同样变化，说明外界压力可以等值的在液体内部向各个方向进行传递。
对于气体，高度差不大时，一般忽略公式中后一项，认为气体内部压力与所受外界压力相等，即p=p0 。
由p=p0+γh表示的流体静压力是流体的绝对压力，它是以绝对真空为压力零点计算的流体静压力，代表流体内部某一点的实际压力。
工程上使用的测压仪表自身也处于大气压力的作用下，他们在当地大气压力下示数为零。用仪表测量流体压力得到的读数只反应流体压力比当地大气压力高或者低多少，其实是一个压力差，因此叫做表压力。
绝对压力p、表压力pe、大气压力pa之间关系为：
pe=p-pa 或 p=pe+pa
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三、绝对压力与表压力
四、伯努利方程及其应用
一元稳定流动和伯努利方程是工程流体力学种非常基础和重要的知识，但是相对于楼宇专业，其作用不是太大，而且难度较高，因此本部分知识不做太深入的讲解，只选取其中对于与我们专业比较有用的内容进行讲授。
有关一元稳定流动的相关概念作为了解性内容由同学们自己学习了解。需要强调的是：
一元稳定流动
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单位时间内流过过流截面的流体量称作流量。分质量流量qm和体积流量qV。
由于流体具有粘滞性，过流截面上各点流速大小一般不等，工程上为简化计算，引入平均流速的概念。体积流量qV，截面面积A，平均流速ω之间的关系为：
质量流量与体积流量的关系是：
流量和平均流速
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伯努利方程的本质是一个能量方程，列出这个方程的基础是机械能守恒定律。
对于理想流体，由于没有粘滞阻力损失，所以在流动过程中应当满足机械能守恒，即动能和势能的总和不变。对于流体来说，其中的动能部分自然和流体的流速有关，而势能部分则和流体的静压力有关。
由于动能和势能在一定条件下可以相互转化，所以对应的，流体的流动速度和流体的静压力也可以按照一定条件进行相互转化，同时可以建立等量关系，列出相应的方程。
伯努利方程