流體流動-第三次課課件

說明：圖中平衡器的小室2中所裝的液體與容器里的液體相同。平衡器里的液面高度維持在容器液面容許到達(dá)的最大高度處。容器里的液面高度可根據(jù)壓差計的讀數(shù)R求得。液面越高，讀數(shù)越小。當(dāng)液面達(dá)到最大高度時，壓差計的讀數(shù)為零。1—容器；2—平衡器的小室；3—U形管壓差計2、液位測定例2為了確定容器中石油產(chǎn)品的液面，采用如附圖所示的裝置。壓縮空氣用調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)流量，使其流量控制得很小，只要在鼓泡觀察器2內(nèi)有氣泡緩慢逸出即可。因此，氣體通過吹氣管4的流動阻力可忽略不計。吹氣管內(nèi)壓力用U管壓差計3來測量。壓差計讀數(shù)R的大小，反映貯罐5內(nèi)液面高度。指示液為汞。1、分別由a管或由b管輸送空氣時，壓差計讀數(shù)分別為R1或R2，試推導(dǎo)R1、R2分別同Z1、Z2的關(guān)系。2、當(dāng)（Z1－Z2）＝1.5m，R1＝0.15m，R2＝0.06m時，試求石油產(chǎn)品的密度ρP及Z1。已知Hg密度為13600kg/m3。解（1）在本例附圖所示的流程中，由于空氣通往石油產(chǎn)品時，鼓泡速度很慢，可以當(dāng)作靜止流體處理。因此可以從壓差計讀數(shù)R1，求出液面高度Z1，即

（a）（b）（2）將式（a）減去式（b）并經(jīng)整理得

反映管內(nèi)流體流動規(guī)律的基本方程式有：連續(xù)性方程柏努利方程

本節(jié)主要圍繞這兩個方程式進(jìn)行討論。第三節(jié)流體在管內(nèi)的流動現(xiàn)象一、流動過程與基本概念不穩(wěn)定流動系統(tǒng)：若流動的流體中，任一點上的物理參數(shù)，有部分或全部隨時間而改變。穩(wěn)定流動系統(tǒng)：流體在管道中流動時，在任一點上的流速、壓力等有關(guān)物理參數(shù)都不隨時間而改變。1、穩(wěn)定流動系統(tǒng)和不穩(wěn)定流動系統(tǒng)2、流線與流管流線屬性：流管：由流線組成的管狀表面。描述同一瞬間流場中不同質(zhì)點流速變化的曲線（不同于軌跡線）流線上任一點的切線方向代表流經(jīng)該處流體質(zhì)點速度方向；流線互不相交；流體質(zhì)點流動時不能穿越流線。質(zhì)量流速G：（3）平均流速

(averagevelocity)u,m/s

單位時間單位截面積流過的流體體積，以u表示，其單位為m/s。G＝ρu一般液體流速為0.5～3m/s、氣體為10～30m/s。管道直徑一般根據(jù)流量、流速估算（4）管道直徑的估算

例以內(nèi)徑105mm的鋼管輸送壓力為2atm、溫度為120℃的空氣。已知空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量為630m3/h，試求此空氣在管內(nèi)的流速和質(zhì)量流速。解:依題意空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量應(yīng)換算為操作狀態(tài)下的流量。因壓力不高，可應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程計算如下：例某廠要求安裝一根輸水量為30m3/h的管道，試選擇合適的管徑。解：管內(nèi)徑為選取水在管內(nèi)的流速u＝1.8m/s(自來水1-1.5,水及低粘度液體1.5-3.0)

運(yùn)動著的流體內(nèi)部相鄰兩流體層間由于分子運(yùn)動而產(chǎn)生的相互作用力，稱為流體的內(nèi)摩擦力或粘滯力。流體運(yùn)動時內(nèi)摩擦力的大小，體現(xiàn)了流體粘性的大小。xu=0yu二、牛頓粘性定律

實驗證明，兩流體層之間單位面積上的內(nèi)摩擦力（或稱為剪應(yīng)力）τ與垂直于流動方向的速度梯度成正比。yxuu=0⊿u⊿yu/y表示速度沿法線方向上的變化率或速度梯度。粘性是流體的基本物理特性之一。任何流體都有粘性，粘性只有在流體運(yùn)動時才會表現(xiàn)出來。dyduoxy牛頓粘性定律可改寫成：

溫度對流體粘度的影響一般地，溫度上升氣體的粘度升高；液體的粘度降低。三、非牛頓型流體1、賓漢塑性流體

滿足下式：

特點：流動發(fā)生在屈服應(yīng)力被克服后

此類流體有：牙膏、肥皂、紙槳、泥漿等。各流體粘性規(guī)律

圖雷諾實驗四、流體流動類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)

流速小時，有色流體在管內(nèi)沿軸線方向成一條直線。表明，水的質(zhì)點在管內(nèi)都是沿著與管軸平行的方向作直線運(yùn)動，各層之間沒有質(zhì)點的遷移。當(dāng)開大閥門使水流速逐漸增大到一定數(shù)值時，有