第一章流體力學(xué)基礎(chǔ)

1.2識(shí)點(diǎn) 熱力系——概念和分類定態(tài)/非定態(tài)流動(dòng)——如何區(qū)分，各自特 定態(tài)流動(dòng)的能量衡算——推導(dǎo)過(guò)程 和應(yīng)用 不可壓理想流體：柏努利方程— 和應(yīng) 不可壓實(shí)際流體：能量衡算式的變形1u，u，管中的流動(dòng)形管中流速的分流動(dòng)阻力的形流動(dòng)阻力的計(jì)=ρpzg zp1ρ2實(shí)際流體能量能量衡算—柏努利流體的一般流流q+w=?h+g?Z+?u2/2p/+gZ+u2/2(J/kg)=常w=g?Z+?u2/2+?p/+∑lf21-3在固體內(nèi)部的管在固體內(nèi)部的管中流動(dòng)在固體外部的繞在固體一側(cè)的表面與固體不接觸的孔口 31.3.11.3.1流體的連續(xù)流體物理量在空間和時(shí)間上的分布微觀非連續(xù)工程技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注流體的宏觀特性（大量分子的統(tǒng)計(jì)平性）——連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型假定流體是連續(xù)分布連續(xù)分布可用連續(xù)函數(shù)描述（高）。4連續(xù)性方程式——質(zhì)量守恒定律的一種表述形質(zhì)量守恒的一般表達(dá)式

=uA=u

動(dòng)方

數(shù) 5雷諾試驗(yàn)——研究流體流動(dòng)時(shí)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況及其響因素，雷諾，“雷諾實(shí)驗(yàn)裝置6層流流動(dòng)——質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)則層流流動(dòng)——質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)則平紊流流動(dòng)——質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的雜亂運(yùn)并互相碰撞混合，產(chǎn)生大大小小的紊流實(shí)際上是一種非定態(tài)的流動(dòng) 1 1

uiuui時(shí)均，。，。7雷諾準(zhǔn)數(shù)雷諾準(zhǔn)數(shù)雷諾準(zhǔn)數(shù)——Re=du/=dG/Re反映流體質(zhì)點(diǎn)的湍流程度，經(jīng)常用作流體流動(dòng)類型的流體的直管內(nèi)流動(dòng)——層流：Re≤2000；湍流：Re＞4000；過(guò)渡區(qū)Re=2000—4000，不簡(jiǎn)化：Re≤2000時(shí)屬于層流；Re＞2000時(shí)屬湍8Re

91.3.31.3.3水力直徑——用一個(gè)與圓形管直徑d相當(dāng)?shù)摹爸睆健贝娣菆A形截面，稱當(dāng)直徑，dH水力半徑：rHdH=應(yīng)流體在非圓形管內(nèi)作湍流流動(dòng)Re的有關(guān)表達(dá)式中，均可用代替d不能用dH來(lái)計(jì)算流體通道的截面積、流速和流量10 dH= Re=du/長(zhǎng)度為l的流體柱作為研究推動(dòng)力：(p1-p2)r2p剪應(yīng)力=-du/dr（牛頓內(nèi)摩擦定律阻力Sdu/dr)·(2流體作等速運(yùn)動(dòng)?pfr2=-2

推動(dòng)力=-du=(p2-p1)rdr/(2l)=?prdr/(2 ur=-?pur=-?p(R2-r2)/(4

=?p/(2l)

哈根-泊肅葉（Hagen-Poiseulle）1.3.4.21.3.4.2ur=-(R2-r2)?p/(416 1.3.4.3切應(yīng)力分(p1-p2)r2=-?pS=-(du/dr)(2=-du/dr（牛頓內(nèi)摩擦定律d=-?p?R2=8йlu?R2=17 1.3.4.4沿程損沿程

壓強(qiáng)水頭w=g?Z+w=g?Z+?u2/2+?p/+∑lf18 壓強(qiáng)損H=?Z+?uH=?Z+?u2/2g+?p/g+∑hf達(dá)西（Darcyhf達(dá)西（Darcy摩擦系數(shù)，無(wú)因次；其值隨流型而變，Re的函數(shù)，湍流時(shí)管壁粗糙度的影響，不受管路鋪設(shè)情況（水平、垂直、傾斜）<1粘性底層占主，粗糙度對(duì)紊流無(wú)影響，水力光滑管<粗糙部 ≈、易變；隨Re11dy

粘性底紊黏黏性底層中的速度紊紊 中的速度分層流和紊流在管道任意截面上u沿管徑而變化，管壁處速度為零，離速度在管道截面上的分布規(guī)律因流型而異層流：拋物線分布，平均u等于umax的0.5倍紊流時(shí)，速度分布曲線不再是嚴(yán)格的拋物小結(jié)——小結(jié)——判流體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)情速度分

滯流（層流沿管的軸向作直線運(yùn)動(dòng)，不在橫向混合umax,u=0.5umax摩擦）牛頓粘性定律τ=μdu/

湍流（紊流碰撞和混合使速度平均uw=0，管中心定律τ=(μ+e)du/dy；e為渦流粘度，達(dá)西（Darcyhf達(dá)西（Darcy層層流時(shí)的層流時(shí)的層流時(shí)的

過(guò)渡過(guò)渡層流區(qū) 臨界 流光管流尼古拉茲實(shí)驗(yàn)曲線的五個(gè)阻層流層流臨界層流臨界流流管管=光光臨界2000<Re≦臨界臨界=層流過(guò)層流過(guò)渡粗管流光管流光滑管紊過(guò)渡光過(guò)渡光管流=臨界層流層流粗管流過(guò)渡=0.11(=0.11(/d+68/Re)臨界過(guò)渡層流層流粗管流Re>597(/d)層流層流過(guò)渡粗管流=0.11(/d)臨界阻力光光管流37 采用相對(duì)粗糙度/d接近于管道的真39 不同區(qū)域的影響因 素hf-uu1.75～