宁波大学：《化工基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 流体力学基础——流体流动的基本方程（1.3.1-1.3.2）

1.3流体流动的基本方程 1.3.1基本概念 1.3.2质量衡算一连续性方程方程 1.3.3机械能衡算 第一章流体力学基础 1/37

第一章 流体力学基础 1/37 1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 基本概念 1.3.2 质量衡算--连续性方程方程 1.3.3 机械能衡算

1.3.1基本概念 质量守恒 三大守恒定律动量守恒 能量守恒 第一章流体力学基础 2/37

第一章 流体力学基础 2/37      能量守恒 动量守恒 质量守恒 三大守恒定律 1.3.1 基本概念

1.3.1基本概念 一、粘性—牛顿粘性定律 部存在内摩擦力或粘滞力F=Ax=4 u=0 单位面积上的内摩擦力,N/m 速度梯度 牛顿粘性定律 ↓cy 动力粘度 简称粘度 第一章流体力学基础 3/37

第一章 流体力学基础 3/37 y u x u=0 内部存在内摩擦力或粘滞力 dy dux  =  ----------------牛顿粘性定律 单位面积上的内摩擦力， 2 N m 速度梯度 动力粘度 简称粘度 1.3.1 基本概念 一、粘性——牛顿粘性定律 dy du F A x =  =A

1.3.1基本概念 t=1 粘庋 u: dh 物理意义:衡量流体粘性大小的一个物理量 单位: N/m N. ·s dd」ms 「1Pa·s=10P=1000cP 1P=100cP 获取方法:属物性之一, 由实验测定、查有关手册或资料、用经验公式计算。 影响因素:主要有体系、温度、浓度 AL,G 个 第一章流体力学基础 4/37

第一章 流体力学基础 4/37 dy dux  =    P a s m N s m m s N m dv dy =    = =      = 2 2   1P = 100cP 1Pa  s = 10P = 1000cP 主要有体系、温度、浓度 T , L , G  1.3.1 基本概念 粘度： 物理意义：衡量流体粘性大小的一个物理量 单位： 获取方法：属物性之一， 由实验测定、查有关手册或资料、用经验公式计算。 影响因素：

1.3.1基本概念 非牛顿型流体 塑性流体 牛顿流体 狱塑性流体 假塑性流体 du/dy 第一章流体力学基础 5/37

第一章 流体力学基础 5/37  塑性流体 牛顿流体 涨塑性流体 假塑性流体 du/dy 1.3.1 基本概念 非牛顿型流体

3流体流动的基本方程 稳定流动与非稳定流动 稳定流动:各截面上流动参数 (如流速、压强、密度)仅随空 间位置的改变而变化,而不随时 间变化,T=f(xy1z)。如图a 所示流动系统。 非稳定流动:各截面上流体的 有关参数随位置和时间而变化, T=f(xyzt)。如图b所示流动 (a)定态流动;0b)非定态流动 系统。 1-进水管:2-出水管∶3-排水管;4-溢流管 化工生产中多属连续稳态过程。 除开车和停车外,一般只在很短 时间内为非稳态操作,多在稳态 下操作。 第一章流体力学基础 6/37

第一章 流体力学基础 6/37 1.3 流体流动的基本方程 二．稳定流动与非稳定流动 稳定流动：各截面上流动参数 （如流速、压强、密度）仅随空 间位置的改变而变化，而不随时 间变化， T = f(x,y,z) 。如图a 所示流动系统。 非稳定流动： 各截面上流体的 有关参数随位置和时间而变化， T = f(x,y,z,t)。如图b所示流动 系统。 化工生产中多属连续稳态过程。 除开车和停车外，一般只在很短 时间内为非稳态操作，多在稳态 下操作

1.3.1基本概念 、-流速和流量 流质量流量,用qm表示,kg/S 体积流量,用q表示,ms 质量流速 G=m又称质量通量,单位为kgm2s A 「fd 流速{体积流速一平均流速= 单位m/s 点速度u,单位m/s图1-9流线,图1-10流管 G=pu gm=Ga=puA 第一章流体力学基础 门37

第一章 流体力学基础 7/37 三、流速和流量    q m s q k g s v m 体积流量，用 表示， 3 质量流量，用 表示， 流量 ，单位m/s 点速度 u，单位m/s          体积流速 质量流速 流速 G = u qm = GA= uA A q G m = 又称质量通量，单位为 kg/m2 s A udA A q u V A  − − −平均流速 = = qm = qV 1.3.1 基本概念 图1－9流线，图1－10流管

1.3.1基本概念 四.流动类型和雷诺数 雷诺( Reynolds)实验 层流或滞流 laminar flow 湍流或紊流 turbulent flow 雷诺数Re 惯性力 um/d粘性力 m kg an Re s N·S/m =mkgs无因次 第一章流体力学基础 8/37

第一章 流体力学基础 8/37 雷诺（Reynolds）实验 湍流或紊流 turbulent flow  du Re =   0 0 0 2 3 Re m kg s N s m m kg s m m du =     =      =   无因次 u d u   2 = 粘性力 惯性力  1.3.1 基本概念 四．流动类型和雷诺数 雷诺数 层流或滞流 laminar flow

1.3.1基本概念 直管内流动时,Re≤2000 层流 Re=2000~4000过渡区 Re>4000 湍流 第一章流体力学基础 9/37

第一章 流体力学基础 9/37 1.3.1 基本概念 直管内流动时，Re2000 层流 Re=20004000 过渡区 Re>4000 湍流

1.3.1基本概念 五、几种时间导数 1.偏导数 2.全导数 d aa d a dy a dz 十 dt 十 十 dt at ax ay dt az dt 3.随体导数 若dxdt=u、dy/lt=u、dz/dt L +u +u dt at OX az对流导数项 第一章流体力学基础 10/37

第一章 流体力学基础 10/37u 1．偏导数 t  2． 全导数 dt d 3．随体导数 dt d dt dz dt z dy dt y dx dt t x d   +   +   +   = 若 dx/dt =ux、dy/dt =uy、dz/dt =uz z u y u x u dt t d x y z   +   +   +   = u 1.3.1 基本概念 五、几种时间导数 对流导数项