第2章 流体力学基础

第2章 流体力学基础

2.1 内容提要

(一)基本概念 1.流体：由许多彼此能够相对运动的流体元(物质微团)所组成的连续介质，具有流动性，常被称为流体。流体是液体和气体的总称。

2.流体元：微团或流体质量元，它是由大量分子组成的集合体。从宏观上看，流体质量元足够小，小到仅是一个几何点，只有这样才能确定流体中某点的某个物理量的大小；从微观上看，流体质量元又足够大，大到包含相当多的分子数，使描述流体元的宏观物理量有确定的值，而不受分子微观运动的影响。因此，流体元具有微观大，宏观小的特点。

3.理想流体：指绝对不可压缩、完全没有黏滞性的流体。它是实际流体的理想化模型。

4.定常流动：指流体的流动状态不随时间发生变化的流动。流体做定常流动时，流体中各流体元在流经空间任一点的流速不随时间发生变化，但各点的流速可以不同。

5.流线：是分布在流体流经区域中的许多假想的曲线，曲线上每一点的切线方向和该点流体元的速度方向一致。流线不可相交，且流速大的地方流线密，反之则稀。

6.流管：由一束流线围成的管状区域称为流管。对于定常流动，流体只在管内流动。流线是流管截面积为零的极限状态。

（二）两个基本原理 1.连续性原理：理想流体在同一细流管内，任意两个垂直于该流管的截面S 1、S 2，流速v 1、v 2，密度ρ1、ρ2，则有

111211v v S S ρρ= （2.1a ） 它表明，在定常流动中，同一细流管任一截面处的质量密度、流速和截面面积的乘积是一个常数。也叫质量守恒方程。 若ρ为常量，则有

Q = S v = 常量 （2.1b ）

顺德职业技术学院制冷流体机械》《制冷流体机械》精品课程流体力学基础Copyright@ 制冷与冷藏技术流体力学基础 1.学习目标 1.学习目标 1、阐述比位能、比压力能和比动能的物理意义、计算方法和单位。阐述比位能、比压力能和比动能的物理意义、计算方法和单位。 2、利用静压力方程计算静止流体中不同深度的压力。利用静压力方程计算静止流体中不同深度的压力。 3、应用静压力方程计算连通器中未知点的压力。应用静压力方程计算连通器中未知点的压力。 4、解释稳定流能量方程中各项的物理意义及方程的适用条件。解释稳定流能量方程中各项的物理意义及方程的适用条件。 5、应用稳定流能量方程和连续性方程计算管内流动的流速和压力。应用稳定流能量方程和连续性方程计算管内流动的流速和压力。《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述制冷流体机械》流体力学基础 2.1流体的机械能守恒 2.1流体的机械能守恒 2.1.1流体的机械能 2.1.1流体的机械能 1.机械能与比机械能 1.机械能与比机械能 >流体的机械能是指由流体的位置、压力和运动所决定的位能、压力能流体的机械能是指由流体的位置、压力和运动所决定的位能、位能和动能，单位为J kJ,而和动能，单位为J或kJ,而

1J=1N.m 压力能＝压力能＝mp ρ J mv 2 J 动能＝动能＝ 2 >1Kg流体所具有的位能、压力能和动能分别称为流体的比位能、 >1Kg流体所具有的位能、压力能和动能分别称为流体的比位能、比压流体所具有的位能力能和比动能，其总和为比机械能，单位为J/kg kJ/kg。 J/kg或力能和比动能，其总和为比机械能，单位为J/kg 或kJ/kg。比位能＝比位能＝ gz J/kg 比压力能＝比压力能＝p ρ J/kg 比动能＝比动能＝ v2 2 J/kg 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述制冷流体机械》流体力学基础 2.流体的能量损失 2.流体的能量损失单位为J/kg J/kg。 >单位质量流体的能量损失称为比能量损失，记为 H l ，单位为J/kg。单位质量流体的能量损失称为比能量损失，静止流体不会发生能量损失。静止流体不会发生能量损失。 2.1.2流体的机械能守恒 2.1.2流体的机械能守恒位置1流体比机械能=位置2流体比机械能+1位置1流体比机械能=位置2流体比机械能+1-2间比能量损失 +1 能量守恒的一般公式：能量守恒的一般公式：v1 p2 v2 z1 g + + = z2 g + + + H l1−2 ρ 2 ρ 2 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述制冷流体机械》 p1 2 2 流

39-4，

0p p gh

ρ=+

39-5

处的压力。

Pa

液体内部各处的压力是相等的。

递到液体内各点。这就是静压力传递原理，或称帕斯卡原

39-7

理，体现了液压装置的力放大作用。

39-8

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ππd cos d 2F plr plr pA θθ−−=

==∫∫ππ

22

22x x

39-13

v

V q A

υ=

1122

A A υυ=

理想液体能量方程的物理意义是：理想液体作恒定流动时具有压力能、位能和动能三种能量形式，在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换，但三者之和为一定值，即能量守恒。

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内的流速，

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∆p

39-19

)]

39-27

层流Re

单位体积液体的位能变化量。 单位体积液体的动能变化量。

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301

122dh p dhu l µπ=∆±π3π12V dh q p

l µ=∆

39-403201(1 1.5)122

dh p dhu l εµπ∆=+±π

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