第二章礦內(nèi)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

第二章礦內(nèi)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1第一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日第二章礦內(nèi)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

第二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2．1流體的概念流體是一種受任何微小剪切力作用時(shí)都能連續(xù)變形的物質(zhì)。流體可分為液體和氣體。氣體的分子分布比液體分子相距大約103倍。氣體的分子距很大，分子間的吸引力很小，因而，氣體分子可以自由運(yùn)動(dòng)，故氣體極易變形和流動(dòng)，而且總是充滿它所能夠達(dá)到的全部空間。液體的分子距較小，分子間的吸引力較大，在周圍分子的作用下，液體分子能夠能夠在其他分子間移動(dòng)，但不能像氣體分子那樣自由運(yùn)動(dòng)，所以，液體的流動(dòng)性不如氣體。此外，一定質(zhì)量的液體具有一定的體積，并取容器的形狀，但不像氣體那樣能夠充滿全部空間。第三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日流體具有流動(dòng)性，兩層流體以一定速度作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在兩層的交界面上就要產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，這種內(nèi)摩擦力阻礙各層的流動(dòng)。流體中的內(nèi)摩擦力又叫粘滯力，決定它的因素很復(fù)雜，因此就造成了研究液體運(yùn)動(dòng)時(shí)的很大困難，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，假定在流體運(yùn)動(dòng)中并無(wú)內(nèi)摩擦力的存在。一般來(lái)說(shuō)，流體是可以壓縮的，當(dāng)壓力改變時(shí)其體積就要改變，因而密度也隨之必變。這也增加了研究問(wèn)題時(shí)的復(fù)雜性，為此，又假定流體是不可壓縮的。這種既沒(méi)有內(nèi)摩擦又沒(méi)有壓縮性的流體，叫做理想流體。理想流體第四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2.2風(fēng)流能量與壓力風(fēng)流任一斷面上的能量（機(jī)械能）由三部分組成，壓能，位能及動(dòng)能。但在通風(fēng)測(cè)量中，他們并不以能量的形式出現(xiàn)，而是以壓力的形式出現(xiàn)，這三部分能量分別表示為靜壓，位壓和動(dòng)壓。第五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日一、壓能（staticenergy)力（N）、壓能（J/m3）、壓力（N/m2，PaBlaisePascal，F(xiàn)renchphilosopher,1623-1662）壓頭（Pressurehead)：如果將密度為的某液體注入到一個(gè)斷面為A的垂直的管中，當(dāng)液體的高度為h時(shí)，液體的體積為：

V=hAm3第六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)密度的定義，這時(shí)液體的質(zhì)量為：mass=V=hAkg液體的重力為：F=hAgN根據(jù)壓力的定義，pressure=force/area,有P=F/A=ghN/m2orPa

因此，如果液體的密度已知，h就可代表壓力第七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)壓力、絕對(duì)壓力、大氣壓力第八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2.3能量方程（Beroulli’sequation）

(Totalenergy)1=(Totalenergy)2+(Flowenergylosses)1-2J/kg第九頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日流動(dòng)功,靜壓能（Flowwork,staticenergy)如下圖所示，有一水平管道，斷面為A,在其中放入一滑塊，其體積為v,質(zhì)量為m,即使不考慮磨擦阻力，由于管道中存在壓力P,滑塊的運(yùn)動(dòng)就會(huì)有阻力，因此必須施加一個(gè)力F克服其阻力。當(dāng)該力使滑塊移動(dòng)一段距離后，就做了功.第十頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日為平衡管道內(nèi)的壓力，施加的力為F=PANworkdone=forcedistance=PAs

=PvJ根據(jù)密度的定義=m/vkg/m3orv=m/則流動(dòng)功為WD=Pm/J orP/

Jperkilogram.當(dāng)流體在管道中連續(xù)流動(dòng)時(shí)，壓力就對(duì)流體連續(xù)做功,此時(shí)的壓力就稱作壓能，所做的功為流動(dòng)功。流動(dòng)功第十一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二.動(dòng)能（Kineticenergy）如將一個(gè)質(zhì)量為m靜止的物體,施加一個(gè)恒定的力F,在t時(shí)間內(nèi)加速到u,由于是勻加速，其平均速度為：(0+u)/2=u/2m/s移動(dòng)的距離為：L=meanvelocitytime=(u/2)tm加速度為：a=△u/time=u/tm/s2第十二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日施加的力為：F=massacceleration=mu/tN從靜止到速度為u,其做的功為：WD=forcedistanceNm=(mu/t)(u/2)t=mu2/2J

這就是質(zhì)量為m的流體所具有的動(dòng)能.第十三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日三.位能（

Potentialenergy）任何標(biāo)高都可用作位能的基點(diǎn)。在礦井中，不同的地點(diǎn)標(biāo)高不同，則位能不一樣。質(zhì)量為m的物體位于基點(diǎn)上，其勢(shì)能為0。當(dāng)我們施加其一個(gè)能克服重力向上的力，F(xiàn),F=mgN當(dāng)向上移動(dòng)到高于基點(diǎn)Zm,做的功為WD=forcedistance=mgZJ 這就給出了物體在Z高度上的勢(shì)能。第十四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2.3能量方程（Beroulli’sequation）

(Totalenergy)1=(Totalenergy)2+(Flowenergylosses)1-2J/kg第十五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日點(diǎn)壓力：靜壓、速壓、全壓第