第一章 流体流动（Fluid flow: ) 本章主要内容： 1.流体的重要性质、流体静力学方程及应用； 2.流体流动的连续性方程、机械能衡算方程及应用； 3.流体内部分子及涡流动量传递原理，流体与壁面之间的 对流动量传递原理，边界层与边界层分离现象； 4.机械能损失与管流阻力的概念，管内摩擦阻力，局部阻 力的计算； 5.简单管路、并联与分支管路的计算，气体输送管路； 6.流量与流量的测量方法
本章主要内容： 1.流体的重要性质、流体静力学方程及应用； 2.流体流动的连续性方程、机械能衡算方程及应用； 3.流体内部分子及涡流动量传递原理，流体与壁面之间的 对流动量传递原理，边界层与边界层分离现象； 4.机械能损失与管流阻力的概念，管内摩擦阻力，局部阻 力的计算； 5.简单管路、并联与分支管路的计算，气体输送管路； 6.流量与流量的测量方法。 第一章 流体流动（Fluid flow ）
一、流体的概念 量 量 汽体 流体液体 二、研究流体流动的目的 1、研究流动过程中的机械能损失，完成流体输送任务； 2、利用机械能形式的转化，进行流量测量； 3、研究流体流动状况对于传热(heart transfer)、传质(mass transfer)的影响； 4、研究流体流动的内部结构，揭示流体混合的规律
二、研究流体流动的目的 �量�� �量�� �量�� 三� 液体 气体 流体 一、流体的概念 1、研究流动过程中的机械能损失，完成流体输送任务; 2、利用机械能形式的转化，进行流量测量; 3、研究流体流动状况对于传热(heart transfer)、传质(mass transfer)的 影响; 4、研究流体流动的内部结构，揭示流体混合的规律
1.1概述 1.1.1流体流动的考察方法 (1)连续性假定 固体力学：考察对象-一单个固体，离散介质 流体力学：考察对象-无数质点，连续介质 例如：点压强的考察 p(正压力/面积) 气体压强p 考察面积A
1.1 概述 1.1.1 流体流动的考察方法 (1)连续性假定 固体力学：考察对象-单个固体，离散介质 流体力学：考察对象-无数质点，连续介质 例如:点压强的考察 p (正压力/面积)
质点一一含有大量分子的流体微团 流体微团（质点）多大才合适？ 其尺寸远小于设备尺寸，远大于分子平均自由程。 可能性：1mm㎡3常温常压气体含2.5*1015个分子，分子平均自由 程为0.1μm量 流体是由无数个点（或流体微）所 成，些 点或流体微 密接触，彼此 没有隙，完全充 所占空的 介 性介假定 目的：可用微分和 函数来描述流体的各 参数
质点——含有大量分子的流体微团 流体微团（质点）多大才合适？ 其尺寸远小于设备尺寸，远大于分子平均自由程。 可能性：1mm3 常温常压气体含2.5*1015个分子，分子平均自由 程为0.1μm量�。 u 流体是由无数个�点（或流体微�）所� 成，�些�点或流体微��密接触，彼此 没有�隙，完全充�所占空�的��介 �。 —— ��性介�假定 目的：可用微�分和��函数来描述流体的各�参数
(2)考察方法(u、P) 拉格朗日法：选定流体质点，跟踪观察描述运动参数 欧拉法：固定空间位置，考察经过此地得到流体运动参 数。 轨线和流线的区别： 轨线是同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线。 流线是同一瞬时不同流体质点的速度方向连线。 系统与控制体的区别： 系统是包含众多流体质点的集合，与外界无质量交换，可 有热量交换。 控制体是作考察对象的某一固定空间体积，与外界可有质 量交换
（2）考察方法(u、P) 拉格朗日法：选定流体质点，跟踪观察描述运动参数 欧 拉 法：固定空间位置，考察经过此地得到流体运动参 数。 轨线和流线的区别： 轨线是同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线。 流线是同一瞬时不同流体质点的速度方向连线。 系统与控制体的区别： 系统是包含众多流体质点的集合，与外界无质量交换，可 有热量交换。 控制体是作考察对象的某一固定空间体积，与外界可有质 量交换。 化工生产中关心设备中发生的事情，较多采欧拉法－固定空间 方法
1.1.2流体受力 (1)体积力(body force):作用于体积中的各个部位， 力的大小与体积（质量)有关。 如：重力，惯性力，离心力 (2)表面力(surface force): 分解成-垂直于作用面-压力p 2 -平行于作用面-一剪切力τ 垂直作用于位面上的力叫做强，符号P; 平行地作用于 位面上的剪切力叫做剪力，符号T
1.1.2 流体受力 (1)体积力（body force) ：作用于体积中的各个部位， 力的大小与体积（质量）有关。 如：重力，惯性力，离心力 (2)表面力（surface force） ： 分解成-垂直于作用面-压力 p -平行于作用面-剪切力τ 垂直作用于�位面�上的�力叫做�强，符号P ； 平行地作用于�位面�上的剪切力叫做剪�力，符号τ P
1.1.3流体黏性 面积A F A 固定板 黏性的物理本质 八二引力和分子热运动、碰撞 u 牛顿黏性定律 二μ莎 表明①流体受剪切力必运动 ②牛顿型流体与非牛顿型流体的区别 μ=f(物性，温度) t↑，μ气↑，μ液十 狸相流休·德定山三0
1.1.3 流体黏性 黏性的物理本质-分子间引力和分子热运动、碰撞 牛顿黏性定律 表明①流体受剪切力必运动 ②牛顿型流体与非牛顿型流体的区别 μ=f(物性，温度) t↑, μ气↑，μ液↓ 理想流体: 假定μ=0
1.1.3牛 黏性定律 流体所具有抵抗 流体相 的性称 流体的贴性 +△ 3y 牛顿黏性定律 每一层流体速度是连续的 黏度，流体黏性越大该值越大 流体的黏性表明： 流体受剪切力必定运动 牛顿型流体与非牛顿型流体的区别
牛顿黏性定律 dy du S F S y u F x 流体所具有抵抗��流体相���的性 称 流体的黏性 每一层流体速度是连续的 1.1.3 牛�黏性定律 流体的黏性表明： 流体受剪切力必定运动 牛顿型流体与非牛顿型流体的区别 黏度，流体黏性越大该值越大
(1)流体的黏度 黏度是流体的物理本 一分子引力和分子 撞， 生剪切力 力黏度 (或黏度) Ⅱf(物性，T,P) TV,气V,液π Pa [☑ 2 du Paξs mIs dy m In P(泊)100cP(厘泊)=0.1Paξs 1cP 103PaξsmPaξs 黏度； I [1St 100cSt 10 4m2/s
， 气 ， 液 物性 T f ( ,T , P) cP Pa s mPa s P cP Pa s Pa s m m s Pa dy du 3 1 10 [ ] ( ) 100 ( ) 0.1 / [ ] 泊 厘泊 ＝ 黏度是流体的物理本� —分子�引力和分子���、�撞，�生剪切力——�� ��黏度； [ ] 1St 100cSt 10 m /s 4 2 力黏度 （或黏度） （1）流体的黏度
流体受到助切力时必定流动（即发生变形）特性的应用打 运动着的粘性流体内部的剪切力亦称为内摩擦力。这种内摩 擦力会使得流体内部的温度升高。 (2)理想流体 理想流体：定义μ=0，即粘度等于零的流体为理想流体。 2 牛黏性流体 牛顿型流体(Newtonian fluid)如：气体、水、低粘度流体。 非牛顿型流体(non-Newtonian fluid)如：高分子溶液、熔融 体、 涂料、油漆、油脂、淀粉溶
运动着的粘性流体内部的剪切力亦称为内摩擦力。这种内摩 擦力会使得流体内部的温度升高。 流体受到剪切力时必定流动（即发生变形）特性的应用 牛顿型流体(Newtonian fluid) 如：气体、水、低粘度流体。 非牛顿型流体(non-Newtonian fluid) 如：高分子溶液、熔融 体、 涂料、油漆、油脂、淀粉溶 液、牙膏、泥浆等。 理想流体：定义μ＝0，即粘度等于零的流体为理想流体。 （2）理想流体 dy du 牛�黏性流体