第一节-流体力学基础知识
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第一节：流体力学基本知识
）液体静压力
静压力：作用在单位面积上的力（Ｎ／ｍ²） 特性： ａ：液体静压力总是垂直并指向作用面。 ｂ：液体内任一点的各个方向的液体静压力均相等。 （二）液体静力学基本方程式 液体静力学基本方程式是计算液体内任一点静压力的计算式。 p＝p。＋ρ gh 其中： p－液深为ｈ米处的静压力 Ｎ／ｍ² p。－作用在液面上的压力 Ｎ／ｍ² ｇ－重力加速度 ｍ／ｓ² ρ －液体的密度 ｋｇ／ｍ³ ｈ－液体的深度 ｍ 单位：帕斯卡（Ｐａ）：1N的力均匀分布在1ｍ²面积上形成的压力。 工程大气压： 1kg的力均匀分布在1cｍ²面积上形成的压力。 物理大气压（标准大气压）：在维度45°海平面上常年平均气压规定为物理 大气压，其值为760mm汞柱产生的压力。 锅炉上常用压力单位为MPa。工程上常把一工程大气压近似为0.098MPa
密度：单位体积的流体所具有的质量。ρ =m/V kg/m³ 压力一定时，流体的密度随温度的增加而减小；温度一定时，流体 的密度随压力的增加而增加 （三）流体的压缩性和膨胀性 压缩性：流体体积的大小随它所受力的变化而变化。作用在流体上 的力增加，流体的体积将缩小。用压缩系数表示。 膨胀性：流体的体积随温度的变化而变化，当温度升高时，则体积 膨胀。用膨胀系数表示。 液体的压缩性和膨胀性一般很小：不可压缩流体 （四）流体的粘滞性 流体的粘滞性：流体运动时，流体间产生内摩擦力的性质。内摩擦 力具有阻止运动的性质，是流体运动时产生能量损失的原因。 气体间的动力黏度，随温度的升高而升高；液体的动力黏度随温度 的升高而降低。 运动黏度：动力黏度与其密度的比值。
（二）局部阻力损失
流体流经管路附件时，出现突然扩大或收缩时，形成涡流，产生较强烈的撞击和 掺混，造成的能量损失称为局部阻力损失。显然它与形成局部阻力损失的附件形 状有关。 计算公式为：hj= ∫ c²/2g （m） 其中 hj——局部能头损失 ∫——局部阻力系数 c ——平均流速，m/s 如果在某一管路，有两种以上的局部阻力则总局部阻力系数等于各局部阻力系数 之和。流体流过某一管路时，其总阻力等于沿程阻力与局部阻力之和，即 h = hf + hj 五、压力管道中的水锤 液体在压力管道中流动时，由于阀门的突然关闭、开启或水泵突然停止而造 成管道中压力反复急剧的变化并迅速衰减的现象，称为水锤。 在管道上，由于阀门迅速关闭或水泵突然停止而引起水流速度减小、压力急 剧升高的现象，称为正水锤。正水锤产生的压力可达正常工作压力的几倍至几十 倍。水锤的破坏作用在下述的情况下容易发生：水泵的排出管爬升高度较大、管 道长、排水压力不大而管道强度不高的情况下，当遇到断电，泵突然停止时，容 易产生“水锤”现象。当泵突然停转时，大量的排水管道中的水，因受重力和压 力的作用而产生急剧的倒流现象，时泵的逆风阀瞬间关闭，因而在排出管道中产 生过高的压力，严重时就会导致管道爆裂。 管道上的阀门，由于迅速开大，流速急剧增大，使管道中的压力急剧下降而产生 的“水锤”称为“负水锤”也可以引起管路的振动，产生一定的不良影响。 为预防“水锤”的危害，保证设备安全运行，可采取以下措施：延长阀门的 开闭时间；尽可能缩短管道长度；在官道上设安全阀或空气室；避免断电事故的 发生。
静压力：作用在单位面积上的力（Ｎ／ｍ²） 特性： ａ：液体静压力总是垂直并指向作用面。 ｂ：液体内任一点的各个方向的液体静压力均相等。 （二）液体静力学基本方程式 液体静力学基本方程式是计算液体内任一点静压力的计算式。 p＝p。＋ρ gh 其中： p－液深为ｈ米处的静压力 Ｎ／ｍ² p。－作用在液面上的压力 Ｎ／ｍ² ｇ－重力加速度 ｍ／ｓ² ρ －液体的密度 ｋｇ／ｍ³ ｈ－液体的深度 ｍ 单位：帕斯卡（Ｐａ）：1N的力均匀分布在1ｍ²面积上形成的压力。 工程大气压： 1kg的力均匀分布在1cｍ²面积上形成的压力。 物理大气压（标准大气压）：在维度45°海平面上常年平均气压规定为物理 大气压，其值为760mm汞柱产生的压力。 锅炉上常用压力单位为MPa。工程上常把一工程大气压近似为0.098MPa
密度：单位体积的流体所具有的质量。ρ =m/V kg/m³ 压力一定时，流体的密度随温度的增加而减小；温度一定时，流体 的密度随压力的增加而增加 （三）流体的压缩性和膨胀性 压缩性：流体体积的大小随它所受力的变化而变化。作用在流体上 的力增加，流体的体积将缩小。用压缩系数表示。 膨胀性：流体的体积随温度的变化而变化，当温度升高时，则体积 膨胀。用膨胀系数表示。 液体的压缩性和膨胀性一般很小：不可压缩流体 （四）流体的粘滞性 流体的粘滞性：流体运动时，流体间产生内摩擦力的性质。内摩擦 力具有阻止运动的性质，是流体运动时产生能量损失的原因。 气体间的动力黏度，随温度的升高而升高；液体的动力黏度随温度 的升高而降低。 运动黏度：动力黏度与其密度的比值。
（二）局部阻力损失
流体流经管路附件时，出现突然扩大或收缩时，形成涡流，产生较强烈的撞击和 掺混，造成的能量损失称为局部阻力损失。显然它与形成局部阻力损失的附件形 状有关。 计算公式为：hj= ∫ c²/2g （m） 其中 hj——局部能头损失 ∫——局部阻力系数 c ——平均流速，m/s 如果在某一管路，有两种以上的局部阻力则总局部阻力系数等于各局部阻力系数 之和。流体流过某一管路时，其总阻力等于沿程阻力与局部阻力之和，即 h = hf + hj 五、压力管道中的水锤 液体在压力管道中流动时，由于阀门的突然关闭、开启或水泵突然停止而造 成管道中压力反复急剧的变化并迅速衰减的现象，称为水锤。 在管道上，由于阀门迅速关闭或水泵突然停止而引起水流速度减小、压力急 剧升高的现象，称为正水锤。正水锤产生的压力可达正常工作压力的几倍至几十 倍。水锤的破坏作用在下述的情况下容易发生：水泵的排出管爬升高度较大、管 道长、排水压力不大而管道强度不高的情况下，当遇到断电，泵突然停止时，容 易产生“水锤”现象。当泵突然停转时，大量的排水管道中的水，因受重力和压 力的作用而产生急剧的倒流现象，时泵的逆风阀瞬间关闭，因而在排出管道中产 生过高的压力，严重时就会导致管道爆裂。 管道上的阀门，由于迅速开大，流速急剧增大，使管道中的压力急剧下降而产生 的“水锤”称为“负水锤”也可以引起管路的振动，产生一定的不良影响。 为预防“水锤”的危害，保证设备安全运行，可采取以下措施：延长阀门的 开闭时间；尽可能缩短管道长度；在官道上设安全阀或空气室；避免断电事故的 发生。
流体力学基本知识
流体在长直管（或明渠）中流动，所受的摩 擦阻力称为沿程阻力。为了克服沿程阻力而消耗 的单位重量流体的机械能量，称为沿程水头损失
hf。
（二）局部阻力和局部水头损失 流体的边界在局部地区发生急剧变化时，迫
使主流脱离边壁而形成漩涡，流体质点间产生剧 烈地碰撞，所形成的阻力称局部阻力。为了克服 局部阻力而消耗的重力密度流体的机械能量称为
5.断面平均流速：流体流动时，断面各点流速一般 不易确定，当工程中又无必要确定时，可采用断
面平均流速（v）简化流动。断面平均流速为断
面上各点流速的平均值。
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二、恒定流的连续性方程
压缩流体容重不变，即体积流 量相等。流进A1断面的流量等于流 出A2断面的流量；
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三、恒定总流能量方程
（一）恒定总流实际液体的能量方程
〈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。)
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压缩性：流体压强增大体积缩小的性质。 不可压缩流体：压缩性可以忽略不计的流体。 可压缩流体：压缩性不可以不计的流体。
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一、流体静压强及其特性
表面压强为： p=△p/△ω (1-6)
点压强为：
lim ( Pa)
p=dp/dω
点压强就是静压强
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流体静压强的两个特征：
（1）流体静压强的方向必定沿着作用面的 内法线方向。 （2）任意点的流体静压强只有一个值，它 不因作用面方位的改变而改变。
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二、流体静压强的分布规律
hf。
（二）局部阻力和局部水头损失 流体的边界在局部地区发生急剧变化时，迫
使主流脱离边壁而形成漩涡，流体质点间产生剧 烈地碰撞，所形成的阻力称局部阻力。为了克服 局部阻力而消耗的重力密度流体的机械能量称为
5.断面平均流速：流体流动时，断面各点流速一般 不易确定，当工程中又无必要确定时，可采用断
面平均流速（v）简化流动。断面平均流速为断
面上各点流速的平均值。
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二、恒定流的连续性方程
压缩流体容重不变，即体积流 量相等。流进A1断面的流量等于流 出A2断面的流量；
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三、恒定总流能量方程
（一）恒定总流实际液体的能量方程
〈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。)
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压缩性：流体压强增大体积缩小的性质。 不可压缩流体：压缩性可以忽略不计的流体。 可压缩流体：压缩性不可以不计的流体。
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一、流体静压强及其特性
表面压强为： p=△p/△ω (1-6)
点压强为：
lim ( Pa)
p=dp/dω
点压强就是静压强
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流体静压强的两个特征：
（1）流体静压强的方向必定沿着作用面的 内法线方向。 （2）任意点的流体静压强只有一个值，它 不因作用面方位的改变而改变。
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二、流体静压强的分布规律
第一章流体力学基本知识-精选
3.能量方程式的物理意义与几何意义 （1）物理意义
Z P/r v2/2g z+ P/r+ v2/2g
－单位重量流体的位能 －单位重量流体的压能 －单位重量流体的动能 －单位重量流体的机械能
（2）几何意义
Z P/r v2/2g z+ P/r+ v2/2g
－位置水头 －压力水头 －平均流速水头 －总水头
五、紊流的沿程水头损失 均匀流普遍计算公式1－25 紊流沿程阻力系数λ 均匀流流速公式（谢才公式）1－26 谢才系数C
六、沿程阻力系数λ的经验公式和谢才系数的确定
λ：
C：
七、局部水头损失
局部阻力系数ξ （表1－4）
例题1－7
1－5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
＝
＜
（3）总水头线和侧压管水头线（图1－19）
4.能量方程式的应用举例
例1－5； 例1－6；
1－4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 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。
局部水头损失 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。
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 P＝P0＋rh （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。
流体力学知识点总结
流体力学知识点总结一、流体的物理性质流体区别于固体的主要特征是其具有流动性，即流体在静止时不能承受切向应力。
流体的物理性质包括密度、重度、比容、压缩性和膨胀性等。
密度是指单位体积流体所具有的质量，用符号ρ表示，单位为kg/m³。
重度则是单位体积流体所受的重力，用γ表示，单位为 N/m³，且γ ＝ρg（g 为重力加速度）。
比容是密度的倒数，它表示单位质量流体所占有的体积。
流体的压缩性是指在温度不变的情况下，流体的体积随压强的变化而变化的性质。
通常用体积压缩系数β来表示，其定义为单位压强变化所引起的体积相对变化率。
对于液体来说，其压缩性很小，在大多数情况下可以忽略不计；而气体的压缩性则较为明显。
膨胀性是指在压强不变的情况下，流体的体积随温度的变化而变化的性质。
用体积膨胀系数α来表示，它是单位温度变化所引起的体积相对变化率。
二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的力学规律。
静止流体中任一点的压强具有以下特性：1、静止流体中任一点的压强大小与作用面的方向无关，只与该点在流体中的位置有关。
2、静止流体中压强的大小沿垂直方向连续变化，即从液面到液体内部，压强逐渐增大。
流体静力学基本方程为 p ＝ p₀＋γh，其中 p 为某点的压强，p₀为液面压强，h 为该点在液面下的深度。
作用在平面上的静水总压力可以通过压力图法或解析法来计算。
对于矩形平面，采用压力图法较为简便；对于不规则平面，则通常使用解析法。
三、流体动力学流体动力学研究流体的运动规律。
连续性方程是流体动力学的基本方程之一，它基于质量守恒定律。
对于不可压缩流体，在定常流动中，通过流管各截面的质量流量相等。
伯努利方程则是基于能量守恒定律得出的，它表明在理想流体的定常流动中，单位体积流体的动能、势能和压力能之和保持不变。
其表达式为：p/ρ ＋ 1/2 v²＋ gh ＝常数其中 p 为压强，ρ 为流体密度，v 为流速，g 为重力加速度，h 为高度。
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。
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。
第一章 流体力学基础知识
物质导数表示流体微团通过点1时密度的瞬时变化率
上式右端第一项反映流场中静止一点密度的瞬时振荡
D V Dt t
五.作用在流体微团上的力 流体静平衡方程
• 表面力：相邻流体或物体作用于所研 究流体团块外表面，大小与流体团块 表面积成正比的接触力。
• 彻体力：外力场作用于流体微团质量 中心，大小与微团质量成正比的非接 触力。
N ∞ =法向力=合力在垂直于弦线方向分力；A∞ =轴向力=合力在平行于弦线方向分力；
dNu pucos dsu usin dsu dAu pusin dsu ucos dsu
dNl plcos dsl lsin dsl dAl pusin dsl lcos dsl
M z xcp N
xcp
M z N
由图中可以看出， N会产生一个关于前缘的负力矩（使机翼低头），故上式中含有负号。 Xcp定义为翼型压力中心，是翼型上气动力合力作用线与弦线的交点。 当合力作用在这个点上时，产生与分布载荷相同的效果。 为了确定分布载荷产生的气动力-气动力矩系统，最终的力系可以作用在物体的任何处，只要同 时给出关于该点的力矩值。
这种流动称为连续流。连续流流过的空间称为流场。
• 流体微团：想象流场中有一个个小的流体团，体积为dv。宏观上足够小，但其内部含有足够多的分 子，依然可以视为连续介质。在流场中运动，流体质量保持不变。
• 控制体：流场中的有限封闭区域。固定在流场中，体积形状保持不变。
• 在连续介质前提下，可以讨论介质内部某一几何点的密度
围绕点P划取一块微小空间，容积为ΔV，所包含介质质量Δm，则该空间内平均密度： = m
取极限ΔV→0，此极限值定义为P点介质密度： = lim m
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。
〈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
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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
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（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
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（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
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。
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2.绝对压强与相对压强
pA
A点相对压强 p
pa
A点绝对压强 pA
大气压强 B点真空度pk (98kN/m2)
B
B点绝对压强pB
绝对压强
0
0
• 绝对压强：是以完全真空为零点计算的压强，用P'表示。 • 相对压强：是以大气压强Pa为零点计算的压强，用P表
示。 绝对压强与相对压强的关系：
P = P’ - Pa • 真空度：是指某点的绝对压强不足于一个大气压强的部
4、均匀流与非均匀流
（1）均匀流：流体运动时，流线是平行直线的流 动。
（2）非均匀流：流体运动时，流线不是平行直线 的流动。
1）渐变流：流体运动中流线接近于平行线的流动。
2）急变流：流体运动中流线不能视为平行线的流动。
5、元流、总流、过流断面、流量与断面平均流速
（1）元流：流体运动时，在流体中取一微小面积dw，并在 dw面积上各点引出流线并形成的一股流束。 （2）总流：流体运动时，无数总流的总和。
pA pB ( Hg 1)h 12.6h
g
注：水银的密度是13.6g/cm3
练习
• A、B两管平齐，里面盛满水，下面的U形管里充有水银，
水银柱高差为Δh=20cm,则A、B两管中的压强差值为（ B）
kPa。
A. 20.1 B. 24.7 C. 26.7 D. 1.96
作业
• 如图所示,用U形水银压差计测量水管A、B两点的压强差, 水银面高hp=10cm, A、B两点压强差为多少kPa。
3.流体静压强的特征
(1)流体静压强 p 的方向必定沿着作用面的内法线方向; (2)任意点的流体静压强只有一个值，它不因作用面的方位 改变而改变。
二.流体静压强的分布规律
1.静水压强基本方程式※
P0 G P
P0 p0
p0 gh
p
p p0 pgh
Gh A
p
-------又称静水力学基本方程式
分，用Pk表示。即：
Pk = Pa - P' = -P
练习1
1、某点的绝对压强是30KN/m2，相对压强是多大？真空度 是多大？
-68KN/m2；68KN/m2
2、绝对压力为0.4个大气压，其真空度为（ D）。
A．0.4个大气压
B．0.6个大气压
C．—0.4个大气压 D．—0.6个大气压
练习
3、油的密度为800kg/m3，油处于静止状态，油面与大气接
天然河 流
2、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。 （2）非恒定流 ：流体运动时，流体中任一位置的 运动要素如压强、流速等随时间变化的流动。
注意：自然界中都是非恒定流，工程中取为恒定流。
3、流线与迹线 （1）流线：同一时刻连续流体质点的流动方向线。 （2）迹线：同一质点在连续时间内的流动轨迹线。
触，则油面下0.5m处的表压强为 D kPa。
（A）0.8 ；（B）0.5；（C）0.4；（D）3.9
4、静止油面(油面上为大气)下3m深度处的绝对压强为—
__D__(油的密度为800kg/m3，当地大气压为100kPa)
A．3kPa B．23.5kPa C．102.4kPa D．123.5kPa
作业
（3）过流断面：流体运动时，与元流或总流全部流线正交 的横断面。以dw或w示之，单位：m2或cm2。
注意：均匀流的过流断面为平面；
非均匀流的过流断面一般为曲面，其中渐变 流的过 流断面可视为平面。
（三）流体的压缩性和热胀性
1.流体的压缩性 流体受压，体积缩小，密度增大的性质，称为流
体的压缩性。
2.流体的热胀性 流体受热，体积膨胀，密度减小的性质，称为流
体的热胀性。
3.液体的压缩性与热胀性
液体的压缩性与热胀性都很小。
4.气体的压缩性与热胀性
气体的具有显著的压缩性与热胀性。理想气体状态
方程：
• 水深5m处的相对压强约为多少kPa。
三、恒定流的连续性方程
（一）流体运动的基本概念
1、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 个周围和固体壁相接触，没有自由表面，如供热管 道。
供热管道
（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，部分周界与气体相接触， 形成自由表面，如天然河流等。
P RT
二、流体静压强及其分布规律
（一）流体的静压强及其特征
Ⅰ Ⅱ
1.流体静压强的概念
lim P
a
p
P ( N/m2 )
0
p称为a点的静压强
2.静压强的单位 ➢从压强的定义出发: 力/面积
国际单位: N/m2 (以符号Pa表示) ➢用大气压的倍数表示:
国际单位: 标准大气压 1标准大气压=101325Pa=1.01325bar(巴)
pa
pa gh pa 水池（坝）壁相对压强分布图
3.流体静压强的测量
文丘里流量计是一种常用的测量有压管道流量的装置， 属压差式流量计，常用于测量空气、天然气、煤气、水等 流体的流量。它包括“收缩段”、“喉道”和“扩散段”3 部分，安装在需要测定流量的管道上。
以N-N为等压面，则：
pA gh1 pB gh2 Hg gh
G
V
N/m3
3.密度与容重的关系
G Mg g
VV
4.密度和容重与压力、温度的关系
❖ 压力升高
流体的密度和容重增加；
❖ 温度升高
流体的密度和容重减小。
（二）流体的粘滞性
1. 流体粘滞性的概念
流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩
擦力（粘滞力）以反抗流体相对运动的性质。
2.粘滞性的表示形式
第一章 基本知识
第一节 流体力学基础知识
▪ 物质的三种形态：固体、液体和气体 ▪ 流体力学 ----- 研究流体平衡和运动的 力学
规律及其应用的科学。
第一节 流体的主要物理性质
一. 流体的密度和容重 （一）密度 1 . 密度：对于均质流体，单位体积的质量。
M kg/m3体积的重量。
动力粘滞系数μ kg/m·s 运动粘滞系数ν m2/s
3.粘滞性与温度、压力的关系 粘滞性受温度影响大，受压力影响小。 液体的粘滞性随温度的升高而降低。 气体的粘滞性随温度的升高而增加。 原因分析：粘滞性是流体分子间的吸引力和分子不 规则的热运动产生动量交换的结果。液体，分子间 的吸引力是决定性因素；气体，分子间的热运动是 决定性因素。