第1章流體流動
1.流體壓強的表示方法表壓強=絕對壓強-大氣壓強
真空度=大氣壓強-絕對壓強
=-(絕對壓強-大氣壓強)
∴ 表壓強=-真空度
1atm=760mmhg=10.33mh2o=1.01325×105pa
1kgf/cm2=1at=735.6mmhg=10mh2o
=9.81×104pa
2 .流體的粘性與粘度
牛頓粘性定律
粘度的單位：在si中為
在其它單位制中，用p（泊）和cp（釐泊）。
換算關係：
t↑，μl↓，μg↑。
牛頓型流體與理想流體
牛頓型流體:服從牛頓粘性定律的流體;
理想流體:流體的粘度μ=0的流體。
3 管中流動
3．1基本概念
或或3．2 管中穩定流動連續性方程
穩定流動情況下，單位時間內流進體系的流體質量等於流出體系的流體質量，即
對於不可壓縮流體，ρ=常數，則
對於圓管，
4 流體流動能量平衡
4．1穩定流動體系能量方程（柏努利方程）
gz1+p1/ρ+u12/2+we= gz2+p2/ρ+u22/2+∑hf
(j/kg)
(m)式中:he=w/g-幫浦所提供的壓頭(揚程)，m；
應用柏努利方程解題要點：
輸送裝置的有效功率ne、軸功率n由下式計算：
ne=wews=hegws （w）
n=new）
η—輸送裝置的效率。
雷諾數的物理意義：慣性力和粘性力之比。
5．2 當量直徑
5.4平均流速和最大流速
平均流速：
最大流速在中心線r=0處：
層流)即管中心處的最大流速是管內平均流速的2倍。
5.5 直管阻力損失
(1)壓強降δpf ：
此式稱為哈根-泊謖葉公式（層流）。
(2)（層流及湍流）
或 式中λ稱為摩擦係數。（層流及湍流）
（層流）
在莫迪圖中，右上角虛線以上區域的λ僅與δ/ｄ有關，而與re無關，這一區域稱為阻力平方區或完全湍流區。
5.6 管路中的區域性阻力hf，
區域性阻力損失有兩種計算法：阻力係數法和當量長度法。
(1)阻力係數法 hf，=ξ（u2/2）
ξ稱為阻力係數，管入口的ξi=0.5，管出口的ξ0=1.0。
(2)當量長度法 hf，=λ（le/d）（u2/2）
6. 複雜管路計算
主要包括併聯和分支管路。
1)併聯管路
特點：①總流量等於各支路中流量之和，即：
q=q1+q2 +……+ qn
②各支路的能量損失相等，即：
∑lf，1＝∑lf，2=……=∑lf，n =∑lf，a-b
(2)分支管路
特點:①總流量等於各支路中流量之和，即：
q=q1+q2 +……+ qn
②單位質量的流體在各支管流動終了時的總機械能與能量損失之和相等，即：
gz1+u12/2+p1/ρ+∑lf，0-1
=gz2+u22/2+p2/ρ+∑lf，0-2
=……= gzn+un2/2+pn/ρ+∑lf，0-n
各種流量計的特點，特別記憶孔板流量計計算流量的公式。
靜力學方程及應用
例1-1用幫浦將貯液池中常溫下的清水（黏度為1×密度為1000kg/m3）送至
吸收塔頂部，貯液池水面維持恆定，各部分的相對位置如圖所示。輸水管為直徑ф76×3mm的無縫鋼管，排出管出口噴頭連線處的壓強為6.15×104pa（表壓），送水量為34.
5m3/h，管路的總能量損失為119.3j/kg求幫浦的有效功率。
解：以貯液池的水面為上游截面1-1，排水管與噴頭連線處為下游截面2-2，在兩截面間列柏努利方程，即
式中:將以上數值代入柏努利方程,得：
解得：∴幫浦的有效功率為
(2)確定裝置間的相對位置
例1-2 有一輸水系統，如圖所示。水箱內水面維持恆定，輸水管直徑為ф60×3mm，輸水量為18.3m3/h，水流經全部管道（不包括排出口）的能量損失可按公式計算，式中u為管道內水的平均流速（m/s）。
求：（1）水箱內水面必須高於排出口的高度h
（2）若輸水量增加5%，管路的直徑及其布置不變，且管路的能量損失仍按上述公式計算，則水箱內水面將公升高多少公尺？
解：（1）水箱內水面高於排出口的高度h。
取水箱水面為上游截面1-1，排出口內側為下游截面2-2，在兩截面間列柏努利方程，即
式中 :
，。 取水的密度ρ=1000kg/m3，將以上數值代入柏努利方程：
解得：（2）輸水量增加5%後水箱內水面上公升的高度。
輸水量增加5%後，而管徑不變，則管內水的流速也將增加5%，即
將以上數值代入柏努利方程：
解得：故輸水量增加5%後水箱內水面上公升的高度為
（3）確定管路中流體的壓強
例1-3 水以7m3/h的流量流過如圖所示的文丘里管，在喉頸處接一支管與下部水槽相通。已知截面1-1處內徑為50mm，壓強為0.02mpa（表壓），喉頸處內徑為15mm。
設流動阻力可以忽略，當地大氣壓強為101.33kpa，求：
（1）喉頸處的絕對壓強；
（2）為了從水槽中吸上水，水槽水面離
喉頸中心的高度最大不能超過多少？
解：（1）喉頸處的絕對壓強
先設支管中水為靜止狀態，在截面1-1和2-2之間列柏努利方程，即
式中：取水的密度ρ=1000kg/m3，將以上數值代入柏努利方程：
解得：取水槽水面3-3為位能基準面，在假設支管內流體處於靜止條件下，喉頸處和水槽水面處流體的位能與靜壓能之和分別為：
因為，故支管中水不會向上流動，即假設支管內流體處於靜止是正確的。
（2）水槽水面至喉頸中心的最大高度
因支管內流體處於靜止狀態，故可應用流體靜力學基本方程式，即
即要從水槽中吸上水，水槽水面離喉頸中心的高度最大不能超過4.08m。
（4）確定管道中流體的流量
例1-4 有一垂直管道，內徑d1=300mm，d2=150mm。水從下而上自粗管流入細管。測得水在粗管和細管內的靜壓強分別為0.
2mpa和0.16mpa（表壓）。測壓點間的垂直距離為1.
5m。若兩測壓點之間的摩擦阻力不計，求水的流量為多少m3/h？
解：沿水的流動方向在其上、下游兩測壓點處分別取截面1-1和2-2。在此兩截面之間列柏努利方程（見右圖），即
式中由連續性方程式，得：
取水的密度ρ=1000kg/m3，將以上數值代入柏努利方程：
解得：2 液體輸送裝置
2．1 離心幫浦的工作原理及主要部件
2．2 離心幫浦的主要效能引數
包括壓頭（揚程）、流量、軸功率和效率。
(1) 流量q：
幫浦在單位時間內排出的液體體積，m3/s。
取決於幫浦的結構、尺寸、轉速。
(2)壓頭（揚程）h：
幫浦給予單位重量（1 n）液體的能量，m。
取決於幫浦的結構、轉速、流量。
（3）有效功率ne和效率η：
有效功率ne：單位時間內液體流經幫浦後實際所得到的功，w。
ne=hqρgw）
軸功率n：幫浦軸所需的功率。
效率：幫浦的有效功率與軸功率之比。
η=ne/n
造成有效功率小於軸功率的原因有：
①機械損失：由機械摩擦而引起。
②水力損失：由幫浦體內的流動阻力而引起。
③容積損失：由洩漏造成的損失。
2.3 離心幫浦的特性曲線
（1）離心幫浦
離心幫浦在啟動時要將出口閥關閉，否則將引起電動機的過載。
離心幫浦的h—q曲線可用下式表示：
h=a-b，q2
（2）設計點的概念
2．4離心幫浦的效能引數的改變與換算
1） 液體密度的影響，（黏度的影響？）
幫浦的h、q、η與ρ無關，軸功率n與ρ成正比。
2） 轉速的影響
當轉速相對變化≤20%時，有比例定律：
3） 葉輪直徑的影響
當葉輪直徑相對變化≤10%時，有切割定律：
2.5 離心幫浦的安裝高度
特別提示：離心幫浦在起動前要先向幫浦內注滿被輸送的液體。（防止發生氣縛）
幫浦的允許安裝高度：幫浦的吸入口軸線至吸入貯槽液面的最大垂直距離。
一般hs隨流量的增加而下降。定義
為了安全起見，幫浦的實際安裝高度應比hg小0.5～1.0 m。
2.6 管路特性
管路特性曲線是指當管路條件一定的情況下，管路系統中被輸送液體的流量與流過這
一流量所必需的外加能量的關係。
在貯液槽液面（1-1，）和高位槽液面（2-2，）間列柏努利方程，得：
he=δz+δp/（ρg）+δu2/2g+∑hf式中：δu2/2g≈0。
令 （常數）
及 k=δz+δp/ρg （常數），則有：
he=k+bqe2
上式即為管路特性曲線方程。
離心幫浦的工作點：幫浦的特性曲線與管路特性曲線的交點。
在工作點m處，有：h=he，q=qe。
若給定幫浦的特性曲線方程（h=a-b，q2）
與管路特性曲線方程（he=k+bqe2），聯立兩方程可解得工作點的引數。
離心幫浦的流量調節：
① 改變幫浦出口閥門的開度
—實質是改變管路特性曲線。
開度↓，曲線變陡（曲線1）；
開度↑，曲線變平坦（曲線2）。
此法方便，流量可連續調節，是最常用的方法。
②改變幫浦的轉速或葉輪直徑
—實質是改變幫浦的特性曲線。
由幫浦的比例定律和切割定律，知：
n（或d）↑（↓），→h、q↑（↓）。
此法較少採用。
。正位移幫浦的主要效能引數
(1)流量
單動幫浦 qt=asn
式中：qt為往復幫浦的理論流量，m3/s；
a- 活塞的截面積，m2；
s-為活塞衝程，m；
n為活塞每秒鐘往復次數，1/s。
對於雙動幫浦 qt=(2a-a)s n≈2as n
式中a為活塞桿的截面積，m2。
往復幫浦的實際流量等於理論流量與容積效率的乘積，即
q＝ηvｑt
式中ηv為往復幫浦的容積效率，其值為0.85～0.99。
(2)壓頭往復幫浦的壓頭與幫浦本身的幾何尺寸及流量無關，只決定於管路情況。
正位移幫浦的特性
流體力學複習提綱
第一章流體的物理性質 主要概念 1 表面力和質量力 2 動力粘性係數 和運動粘性係數 運動粘性係數是衡量流體動量擴散的參量，其中包含了流體本身粘性大小 和密度 的綜合影響。在ppt第五章中有比較詳細的闡述。3 粘性流體和理想流體 4 牛頓流體和非牛頓流體 它們都屬於粘性流體 當n 1,k 0,0時,...
流體力學2章講稿
第二章流體運動學 只研究流體運動,不涉及力 質量等與動力學有關的物理量。2.1 流體運動的描述 兩種研究方法 1 拉格朗日 lagrange 法 以流場中質點或質點系為研究物件,從而進一步研究整個流體。理論力學中使用的質點系力學方法，難測量，不適用於實用理論研究。2 尤拉 euler 法 將流過空間...
流體力學複習
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