西安交通大学：《化工原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 流体力学基础

要第一章流体力学基础 交11概述 大 化12流体静力学及其应用 13流体流动的基本方程 愿14管路计算 理 电1.5边界层及边界层方程 子课 16湍流 件17流速、流量测量 返回 前页 后页 王题

西安交大化工原理电子课件 返回 前页 后页 主题 第一章 流体力学基础 1.1 概述 1.2 流体静力学及其应用 1.3 流体流动的基本方程 1.4 管路计算 1.5 边界层及边界层方程 1.6 湍流 1.7 流速、流量测量

1.1概述 西安交大化工 交·1连续介质模型 流体是由分子或原子所组成,分子或原子无时无刻 不在作无规则的热运动。假定流体是由无数内部紧密 原相连、彼此间没有间隙的流体质点(或微团)所组成 理的连续介质。 质点:由大量分子构成的微团,其尺寸远小于设备 子尺寸、远大于分子自由程。 件 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.1 概述 • 1 连续介质模型 流体是由分子或原子所组成，分子或原子无时无刻 不在作无规则的热运动。假定流体是由无数内部紧密 相连、彼此间没有间隙的流体质点（或微团）所组成 的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备 尺寸、远大于分子自由程

1.1概述 安 大·2流体的压缩性 化 流体体积随压力变化而改变的性质称为压缩 原性。实际流体都是可压缩的。液体的压缩性很 理 小,在大多数场合下都视为不可压缩,而气体 电压缩性比液体大得多,般应视为可压缩,但 如果压力变化很小,温度变化也很小,则可近 子课 似认为气体也是不可压缩的 件 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.1 概述 • 2 流体的压缩性 流体体积随压力变化而改变的性质称为压缩 性。实际流体都是可压缩的。 液体的压缩性很 小，在大多数场合下都视为不可压缩，而气体 压缩性比液体大得多，一般应视为可压缩，但 如果压力变化很小，温度变化也很小，则可近 似认为气体也是不可压缩的

1.1概述 安 交·3作用在流体上的力 大 作用在流体上的所有外力∑F可以分为两类:质量力 化和表面力,分别用FB、F表示,于是: 原 ∑F=F +F B 理 质量力:质量力又称体积力,是指作用在所考察对象 的每一个质点上的力,属于非接触性的力,例如重力 子离心力等。 件 F=8x1+81+8:k 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.1 概述 • 3 作用在流体上的力 作用在流体上的所有外力F可以分为两类：质量力 和表面力，分别用FB、FS表示，于是： 质量力：质量力又称体积力，是指作用在所考察对象 的每一个质点上的力，属于非接触性的力，例如重力、 离心力等。  F = F B + F S F = gx i + gy j + gz k

1.1概述 安 交·3作用在流体上的力 大 化表面力:表面力是指作用在所考察对象表面上的力 任一面所受到的应力均可分解为 原个法向应力(垂直于作用面,记为 理)和两个切向应力(又称为剪应 力,平行于作用面,记为r 电读≠j,例如图中与z轴垂直的面上 子受到的应力为x1(法向)、c和y (切向),它们的矢量和为: 件 z=7i+j+k图11任一面上所受到的应力 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.1 概述 • 3 作用在流体上的力 表面力：表面力是指作用在所考察对象表面上的力。 任一面所受到的应力均可分解为一 个法向应力（垂直于作用面，记为  ii）和两个切向应力（又称为剪应 力 ， 平行于作用面 ， 记 为  ij， ij），例如图中与z轴垂直的面上 受到的应力为 zz（法向）、 zx和 zy （切向），它们的矢量和为： τz = zx i + zyj + zz k

1.1概述 安 交·3作用在流体上的力 大 化类似地,与x轴、轴相垂直的面(参见图12)上受到 的应力分别为: 原x1=x+n+k可y=+可+xk 理 子 件 图1-2任一点所受到的应力 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.1 概述 • 3 作用在流体上的力 类似地，与x轴、y轴相垂直的面（参见图1-2）上受到 的应力分别为： τx = xx i + xyj + xz k τy = yx i + yyj + yz k z xx yx xy yy M xz yz zx zy zz o y x 图 1-2 任一点所受到的应力

画1.2流体静力学及其应用 安 大·1.2.1静止流体所受的力 化 1.2.2流体静力学基本方程 原理 123静力学原理在压力和压力差测量上的应用 子课 件 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.2 流体静力学及其应用 • 1.2.1 静止流体所受的力 • 1.2.2 流体静力学基本方程 • 1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用

1.2.1静止流体所受的力 安 交·静止流体所受的外力有质量力和压应力两种,流体垂直 大 作用于单位面积上的力,称为流体的静压强,习惯上 化又称为压力 (1)压力单位 在国际单位制(SI制)中,压力的单位为N/m2,称 愿为帕斯卡(Pa),帕斯卡与其它压力单位之间的换算 理关系为 电1atm(标准大气压)=1.033at(工程大气压) 子课 =1.013×105Pa =760mmHg 件 =10.33mH2O 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.2.1静止流体所受的力 • 静止流体所受的外力有质量力和压应力两种,流体垂直 作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上 又称为压力。 （1）压力单位 在国际单位制（SI制）中，压力的单位为N/m2 ，称 为帕斯卡（Pa），帕斯卡与其它压力单位之间的换算 关系为： 1atm（标准大气压）=1.033at（工程大气压） =1.013105Pa =760mmHg =10.33mH2 O

1.2.1静止流体所受的力 安 长(2)压力的两种表征方法 化·绝对压力以绝对真空为基准测得的压力 ●表压或真空度以大气压为基准测得的压力 原 理 表压=绝压一当地大气压 子课 真空度=当地大气压一绝压 件 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.2.1静止流体所受的力 （2）压力的两种表征方法 绝对压力 以绝对真空为基准测得的压力。 表压或真空度 以大气压为基准测得的压力。 表压= 绝压−当地大气压 真空度=当地大气压 − 绝压

西1.2.2流体静力学基本方程 安 大·对连续、均质且不可压缩流体,p常数, 化 8+p=常数 对于静止流体中任意两点1和2,则有: 原 理 p2=p1+e(z1-z2) 电两边同除以g 子课 (2-2+a可d pgpg 件 静力学基本方程 返回 前页 后页 王题

西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 1.2.2 流体静力学基本方程 • 对连续、均质且不可压缩流体， =常数， • 对于静止流体中任意两点1和2，则有： 两边同除以g ( ) 2 1 1 2 p = p + g z − z ( ) 1 2 2 1 z z g p g p = + −   ——静力学基本方程 gz + p = 常数