建筑設備第一章

建筑設備第一章第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一第一章流體力學基本知識第一節(jié)流體的主要物理性質(zhì)一、密度和容重質(zhì)量密度重力密度對于均質(zhì)流體第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一流速梯度流體在黏滯力的作用下，具有的抵抗流體的相對運動（或變形）的能力二、流體的黏滯性流體的黏滯力黏滯性由于流體個流層的流速不同，相鄰流層之間有相對運動，在接觸面上產(chǎn)生的一種相互作用的內(nèi)摩擦力

沿垂直流速方向單位長度的流速增值第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一運動粘性系數(shù)受溫度影響大，受壓力影響小表1-1水的粘滯性系數(shù)第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一三、流體的壓縮性和熱脹性圖1-2一個大氣壓下空氣的粘滯性系數(shù)第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一壓縮性熱脹性流體壓強增大體積縮小的性質(zhì)流體溫度升高體積膨脹的性質(zhì)第二節(jié)流體靜壓強及其分布規(guī)律一、流體靜壓強及其特性靜壓強第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一（2）任一點的流體靜壓只有一個值，不因作用面方位的改變而改變。（1）流體靜壓強的方向必定沿著作用面的內(nèi)法線方向只存在垂直于表面內(nèi)法線方向的壓應力壓強。流體靜壓強的特征第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一二、流體靜壓強的分布規(guī)律靜水壓強基本方程式圖1-3靜止液體中的壓強分布圓柱體處于靜止狀態(tài)第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一等壓面工程計算中壓強由不同的量度基準如液體與氣體的交界面（自由表面）（1）流體中壓強相同的各點所組成的面（3）靜止、同種類、連續(xù)液體的水平面以大氣壓強為零點計算的壓強以完全真空為零點計算的壓強絕對壓強相對壓強（2）處于平衡狀態(tài)下的兩種不同液體的分界面第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一關(guān)系：壓強單位：米水柱（）、毫米水柱（）、米汞柱（）關(guān)系1個工程大氣壓第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一一、流體運動的基本概念（一）壓力流和無壓流（二）恒定流與非恒定流第三節(jié)流體運動的基本知識無壓流壓力流非恒定流恒定流流體運動時，流體任一位置的運動要素如壓強、流速等隨時間變化而變動的流動液體在重力作用下流動時，液體的部分周界與固體壁相接觸，部分周界與氣體相接觸，形成自由表面流體運動時，流體任一位置的壓強、流速等運動要素不隨時間變化的流動叫做恒定流動。流體在壓差作用下流動時，整個流體周圍都是與固體壁相接觸，沒有自由表面第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一跡線均勻流流體某一個質(zhì)點在連續(xù)時間內(nèi)的運動軌跡流體運動時，在流速場中畫出某時刻的這樣一條空間曲線，其上所有質(zhì)點在該時刻的流速矢量都與該曲線相切流線流體運動中流線接近于平行線的流動（三）流線與跡線（四）均勻流與非均勻流流體運動中流線不能視為平行線的流動流體運動時，流線不是平行直線的流動非均勻流流體運動時，流線是平行直線的流動急變流漸變流第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一（五）元流、總流、過流斷面、流量與斷面平均流速元流流體運動時，在流體中取一微小面積，并在面積上各點繪出并形成的一股流束總流流體運動時，無數(shù)元流的總和第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一流體運動時，單位時間內(nèi)通過過流斷面的流體質(zhì)量單位斷面平均流速過流斷面流量流體運動時，與元流或總流全部流線正交的橫斷面流體運動時，單位時間內(nèi)通過過流斷面的流體體積單位斷面上各點流速的平均值體積流量質(zhì)量流量第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一二、恒定流的連續(xù)性方程條件推廣到總流，得質(zhì)量流量的連續(xù)性方程應用質(zhì)量守恒定律，流進斷面的質(zhì)量必定等于流出斷面的質(zhì)量（1）由于流動是恒定流，元流形狀及空間各點的流速不隨時間變化。（3）流體不能從元流的側(cè)壁流入或流出。（2）流體是連續(xù)介質(zhì)。第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一（一）恒定總流實際液體的能量方程三、恒定總流能量方程伯努里方程第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一總水頭線把各斷面上的總水頭頂點連成的線圖1-10元管中有壓流動的總水頭線與測壓管水頭線第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一總水頭坡度或水力坡度總水頭線沿流程的降低值與沿程長度的比值，其表示沿流程單位長度上的水頭損失，用i表示（二）實際氣體恒定總流的能量方程第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一應用舉例文丘里流量計當水流通過時，水銀壓差計的讀數(shù)是，求通過的流量Q值。水頭損失小，不計N-N是等壓面第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)連續(xù)性方程式第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一得到:第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一用A表示常數(shù)值則文丘里流量公式實際流量第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一一、沿程阻力和水頭損失的兩種形式（二）局部阻力和局部水頭損失流體在長直管（或明渠）中流動時，所受的摩擦阻力第四節(jié)流動阻力和水頭損失為了克服沿程阻力而消耗的單位重量流體的機械能量（一）沿程阻力和沿程水頭損失沿程阻力沿程水頭損失流體的邊界在局部地區(qū)發(fā)生劇烈變化時，迫使主流脫離邊壁而形成漩渦，流體質(zhì)點間產(chǎn)生劇烈的碰撞，所形成的阻力為了克服局部阻力而消耗的重力密度流體的機械能量局部水頭損失局部阻力第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一水頭損失圖第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一雷諾數(shù)二、流動的兩種形態(tài)——層流和紊流關(guān)系總水頭損失等于各沿程水頭損失與各局部水頭損失疊加之和對于圓管的有壓管流：若Re<2000時，流體層流形態(tài)；若Re2000時，流體為紊流形態(tài)。第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一對于明渠流：通常以水力半徑代替d，明渠中的雷諾數(shù)為水力半徑此時，若Re<500時，明渠流為層流形態(tài)。若Re500時，明渠流為紊流形態(tài)。第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一三、沿程水頭損失反映邊界粗糙情況和流態(tài)對水頭損失影響的一個系數(shù)五、局部水頭損失四、沿程阻力系數(shù)和流速系數(shù)C的確定沿程阻力系數(shù)第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)孔口、管嘴出流及兩相流體簡介一、孔口出流（一）薄壁圓形小孔口的液體自由出流收縮系數(shù)與孔口面積的比值第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一（二）淹沒出流孔口出流淹沒于同類流體中二、管嘴出流圖1-17淹沒孔口出流第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期一工程上裝置各種形式的管嘴以獲得不同的流速和流量三、牛頓型、非牛頓型流體和氣-液、氣-固兩相流動牛頓流體液體和氣體流動過程所具有的切應力與其流速梯度均