《流体力学基本知识》PPT课件.ppt

第一章流体力学基本知识第一节流体主要力力学性质第二节流体静力学第三节流体动力学基础第四节流动阻力和水头损失流体：包括液体和气体。基本性质：流动性11流体的主要力学性质一、流体的惯性取决于流体的质量密度密度：重度重度：影响因素：压强温度单位体积流体的质量单位体积流体的重量二、流体的粘度流速分布图（图11）粘度：影响因素：压力温度粘度大小表示：动力粘度系数运动粘度系数流体流动时阻抗变形的特征三、流体的压缩性和热胀性表征量：弹性模量和压缩系数一般情况下，可忽略不计。流体可以看作是一种易于流动、具有粘滞性、不易压缩并且充满其所在空间无任何空隙的质点所组成的理想连续介质。12流体静力学一、流体静压强及其特征基本特征：（1）流体静压强的方向与作用面垂直，并指向作用面。（2）任意一点各方向的流体静压强均相等。二、流体静压强的分布规律1.流体静力学基本方程式PP0rh（1）静止液体内任意一点的压强等于液面压强加上液体重度与深度的乘积之和。（2）在静止液体内，压强随深度按直线规律变化。（3）在静止液体内同一深度的点压强相等，构成一个水平的等压面。（4）液面压强可等值地在静止液体内传递。2.绝对压强、相对压强、真空度绝对压强：相对压强：真空值：以没有气体存在的完全真空为零点起算的压强值。以大气压强为零点起算的压强值。绝对压强小于大气压强的绝对值。3.位置水头、压力水头及侧压管水头静力学基本方程式另一种表示形式：ZP/rCZ位置水头 P/r压力水头ZP/r 侧压管水头 ZP/r表明在同一容器的静止水中，所有各点其值均相等。4.静水总压力是作用面上各点压强的合力。（1）静水压强分布图（17）（2）作用在平面上的静水总压力水平倾斜垂直 受压面形心点处的相对压强。总压力的作用点的距离。静水总压力：大小等于受压面面积与其形心点的压强的乘积；方向指向受压面；作用点与受压面形心重合或在形心之下。例题11；12；13矩形hD2/3 h例题11：在某一输水渠道中，有一木板矩形闸门，宽0.8，闸门前水深1.2，试求闸门上的静水总压力及其作用点。解：1-3流体动力学基础一、基本概念及流体的流动类型1.稳定流和非稳定流 流体质点的运动要素随时间而变化。2.流线、元流和总流描述流体的运动。3.过流断面、流量、断面平均流速描述参数二、流体的连续性方程式不可压缩流体稳定流连续方程式：1v1=2v2 （质量守恒的数学表达式）例题14三、稳定流的能量方程式1.元流的能量方程式（不可压缩的理想流体）伯奴里方程式（118）2.总流的能量方程式（1）均匀流、缓变流和急变流（图118）（2）理想条件下的方程式(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)不可压缩实际流体稳定总流的能量方程式（119）3.能量方程式的物理意义与几何意义（1）物理意义 Z 单位重量流体的位能 P/r 单位重量流体的压能 v2/2g 单位重量流体的动能 z+P/r+v2/2g 单位重量流体的机械能（2）几何意义 Z 位置水头 P/r 压力水头 v2/2g 平均流速水头 z+P/r+v2/2g 总水头（3）总水头线和侧压管水头线（图119）4.能量方程式的应用举例例15；例16；14流动阻力与水头损失一、水头损失的两种类型沿程水头损失局部水头损失沿流程由于克服摩擦阻力做功消耗了水流的机械能而损失的水头。发生在流体过流断面的大小或边界急剧变化的部位，或遇到障碍，使流体增加了额外的局部阻力而产生的水头损失。二、流体边界的性质对水头损失的影响边界性质：自由表面边界无压流受约边界有压流 湿周:水力半径:三、流体流动的流态与水头损失流态：层流水头损失与流速的一次方成正比紊流水头损失与流速的二次方成正比液体与固体边界接触的周界线的长度称为湿周。过流断面面积与该流断面的湿周x的比值。四、流体流态的判别准则临界雷诺数Rek2300圆管 500 非圆管或无压流五、紊流的沿程水头损失均匀流普遍计算公式125紊流沿程阻力系数均匀流流速公式（谢才公式）126谢才系数C六、沿程阻力系数的经验公式和谢才系数的确定 ：C：七、局部水头损失局部阻力系数（表14）例题1715孔口、管嘴出流薄壁圆形小孔口淹没出流管嘴出流；流速流量