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1、資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值第二章第二章 流體力學(xué)基礎(chǔ)流體力學(xué)基礎(chǔ) 2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念 2.2 2.2 流體靜力學(xué)的基本方程流體靜力學(xué)的基本方程流體靜力學(xué)的基本方程流體靜力學(xué)的基本方程 2.3 2.3 流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程和能量方程流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程和能量方程流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程和能量方程流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程和能量方程2.4 2.4 流體的伯努利方程流體的伯努利方程流體的伯努利方程流體的伯努利方程2.5 2.5 層流和紊流層流和紊流層流和紊流層流和紊流 2.6 2.6

2、 管內(nèi)流動(dòng)的沿程損失和局部損失管內(nèi)流動(dòng)的沿程損失和局部損失管內(nèi)流動(dòng)的沿程損失和局部損失管內(nèi)流動(dòng)的沿程損失和局部損失 2.7 2.7 壓水反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的壓降壓水反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的壓降壓水反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的壓降壓水反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的壓降1資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值2-1 基本概念基本概念 氣體氣體液體液體流體流體比固體更易變形與壓縮比固體更易變形與壓縮流體只能承受壓力，幾乎不能承受拉力流體只能承受壓力，幾乎不能承受拉力2.1.2連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假

3、設(shè) 流體力學(xué)研究流體的宏觀特性，忽略流體的分子構(gòu)成，把流體力學(xué)研究流體的宏觀特性，忽略流體的分子構(gòu)成，把它看作一種連續(xù)性的介質(zhì)，認(rèn)為其中沒(méi)有任何間隙。它看作一種連續(xù)性的介質(zhì)，認(rèn)為其中沒(méi)有任何間隙。由連續(xù)介質(zhì)假設(shè)出發(fā)，流體運(yùn)動(dòng)中的壓力、流動(dòng)速度等由連續(xù)介質(zhì)假設(shè)出發(fā)，流體運(yùn)動(dòng)中的壓力、流動(dòng)速度等都可視為連續(xù)變量。都可視為連續(xù)變量。2.1.1流體的一般特性流體的一般特性 1mm3水中有水中有3.341020個(gè)分子，平均經(jīng)過(guò)個(gè)分子，平均經(jīng)過(guò)10-11s，分子就會(huì)，分子就會(huì)從一個(gè)平衡位置從一個(gè)平衡位置 轉(zhuǎn)向另一平衡位置，而在一般工程問(wèn)題中描轉(zhuǎn)向另一平衡位置，而在一般工程問(wèn)題中描述流體運(yùn)動(dòng)的空間尺度精確到

4、述流體運(yùn)動(dòng)的空間尺度精確到0.01mm就滿(mǎn)足精度要求就滿(mǎn)足精度要求。2資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值2.1.4 流體的粘性流體的粘性流體與固體壁面相接觸，流體與固體壁面相接觸，流體與固體壁面相接觸，流體與固體壁面相接觸，會(huì)粘附于固壁表面。會(huì)粘附于固壁表面。會(huì)粘附于固壁表面。會(huì)粘附于固壁表面。流體粘性的表現(xiàn)流體粘性的表現(xiàn)：相鄰兩層流體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力。相鄰兩層流體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力。相鄰兩層流體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力。相鄰兩層流體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力。流體內(nèi)摩擦力的大

5、小與速度流體內(nèi)摩擦力的大小與速度流體內(nèi)摩擦力的大小與速度流體內(nèi)摩擦力的大小與速度U U成正比，與成正比，與成正比，與成正比，與接觸面積接觸面積接觸面積接觸面積A A成正比，與兩板間距離成正比，與兩板間距離成正比，與兩板間距離成正比，與兩板間距離h h成反比：成反比：成反比：成反比：動(dòng)力粘性系數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)粘性系數(shù)或粘度，動(dòng)力粘性系數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)粘性系數(shù)或粘度，Ns/m2或或Pas動(dòng)力動(dòng)力粘性系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)粘性系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)4資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值 液體的粘性主要取決于分子引力，溫度升高，分子距離增液體

6、的粘性主要取決于分子引力，溫度升高，分子距離增大，引力減小，因而粘性系數(shù)下降。而氣體粘性主要取決于分大，引力減小，因而粘性系數(shù)下降。而氣體粘性主要取決于分子運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)量交換，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇。動(dòng)量交換更子運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)量交換，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇。動(dòng)量交換更快，因而粘性系數(shù)增大?？欤蚨承韵禂?shù)增大。理想流體理想流體 實(shí)際流體都具有粘性，稱(chēng)為粘性流體或?qū)嶋H流體。實(shí)際流體都具有粘性，稱(chēng)為粘性流體或?qū)嶋H流體。為了簡(jiǎn)為了簡(jiǎn)化，假想一種沒(méi)有粘性的流體化，假想一種沒(méi)有粘性的流體理想流體理想流體。先按理想流體處理，然后再考慮粘性影響加以修正，以解決先按理想流體處理，然后再考慮粘性影響加以修正，以解決先

7、按理想流體處理，然后再考慮粘性影響加以修正，以解決先按理想流體處理，然后再考慮粘性影響加以修正，以解決工程實(shí)際問(wèn)題。工程實(shí)際問(wèn)題。工程實(shí)際問(wèn)題。工程實(shí)際問(wèn)題。運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù) ：與流體密度與流體密度 之比值之比值單位：?jiǎn)挝唬簃2/s。有時(shí)也用有時(shí)也用cm2/s，稱(chēng)為斯。稱(chēng)為斯。液體的粘性系數(shù)隨溫度升高而降低液體的粘性系數(shù)隨溫度升高而降低;氣體的粘性系數(shù)隨溫度升高而增大氣體的粘性系數(shù)隨溫度升高而增大。動(dòng)力粘性系數(shù)動(dòng)力粘性系數(shù)動(dòng)力粘性系數(shù)動(dòng)力粘性系數(shù) 的大小與流體的種類(lèi)、溫度以及壓的大小與流體的種類(lèi)、溫度以及壓的大小與流體的種類(lèi)、溫度以及壓的大小與流體的種類(lèi)、溫度以及壓力有關(guān)。力有關(guān)。力有

8、關(guān)。力有關(guān)。但壓力的影響很小，一般只考慮溫度的影響。但壓力的影響很小，一般只考慮溫度的影響。但壓力的影響很小，一般只考慮溫度的影響。但壓力的影響很小，一般只考慮溫度的影響。5資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值2-2 流體靜力學(xué)的基本方程流體靜力學(xué)的基本方程 流體靜力學(xué)研究流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律流體靜力學(xué)研究流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律。流體不能承受拉力；流體不能承受拉力；靜止時(shí)不存在切向應(yīng)力，靜止流體中的應(yīng)力垂直于作用面，靜止時(shí)不存在切向應(yīng)力，靜止流體中的應(yīng)力垂直于作用面，這種法向應(yīng)力稱(chēng)為壓力（或壓強(qiáng)）

9、這種法向應(yīng)力稱(chēng)為壓力（或壓強(qiáng)）靜止流體中的任意一給定點(diǎn)上，靜壓力靜止流體中的任意一給定點(diǎn)上，靜壓力不論來(lái)自何方向，其值均相等。不論來(lái)自何方向，其值均相等。2.2.1 靜止流體中的應(yīng)力特征靜止流體中的應(yīng)力特征7資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值2.2.3 流體靜力學(xué)基本方程流體靜力學(xué)基本方程假設(shè)：質(zhì)量力僅為重力；假設(shè)：質(zhì)量力僅為重力；流體均質(zhì)不可壓縮（流體均質(zhì)不可壓縮（=常數(shù)）常數(shù)）1.流體靜力學(xué)基本方程流體靜力學(xué)基本方程 單位質(zhì)量流體的單位質(zhì)量流體的 壓力勢(shì)能。壓力勢(shì)能。與一段液柱高度相當(dāng)，與一段液柱高度

10、相當(dāng)，又稱(chēng)之為壓力高度或又稱(chēng)之為壓力高度或壓力水頭。壓力水頭。流體靜力學(xué)基本方程流體靜力學(xué)基本方程 單位質(zhì)量流體的位勢(shì)能單位質(zhì)量流體的位勢(shì)能；是相對(duì)于基準(zhǔn)面的高度，是相對(duì)于基準(zhǔn)面的高度，又稱(chēng)位置高度或位置水頭又稱(chēng)位置高度或位置水頭 位勢(shì)能與壓力勢(shì)能之和稱(chēng)為總勢(shì)能位勢(shì)能與壓力勢(shì)能之和稱(chēng)為總勢(shì)能；位置水頭與壓力水頭之和稱(chēng)為靜水頭位置水頭與壓力水頭之和稱(chēng)為靜水頭 9資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值2.流體靜力學(xué)基本方程物理意義：流體靜力學(xué)基本方程物理意義：當(dāng)均質(zhì)不可壓縮流體在重力場(chǎng)中處于靜止時(shí)，在流體中當(dāng)均質(zhì)

11、不可壓縮流體在重力場(chǎng)中處于靜止時(shí)，在流體中的任意點(diǎn)上，的任意點(diǎn)上，單位重量流體的總勢(shì)能是常數(shù)單位重量流體的總勢(shì)能是常數(shù)。也可敘述為：。也可敘述為：任意點(diǎn)的靜水頭均相等任意點(diǎn)的靜水頭均相等。流體靜力學(xué)基本方程流體靜力學(xué)基本方程用于液面上一點(diǎn)用于液面上一點(diǎn)與液體內(nèi)淹深為與液體內(nèi)淹深為h的任意一點(diǎn)的任意一點(diǎn) 靜止液體中，任意一點(diǎn)的壓力等于液面靜止液體中，任意一點(diǎn)的壓力等于液面壓力加上高度為壓力加上高度為h的液柱所產(chǎn)生的壓力。的液柱所產(chǎn)生的壓力。液面上的壓力變化，液體內(nèi)其余點(diǎn)的壓力液面上的壓力變化，液體內(nèi)其余點(diǎn)的壓力也會(huì)隨之變化同樣的數(shù)值。也會(huì)隨之變化同樣的數(shù)值。-壓力傳遞的壓力傳遞的帕斯卡原理帕斯卡

12、原理。3.帕斯卡原理帕斯卡原理10 流體是由無(wú)限多個(gè)質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，流體流動(dòng)由充流體是由無(wú)限多個(gè)質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，流體流動(dòng)由充流體是由無(wú)限多個(gè)質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，流體流動(dòng)由充流體是由無(wú)限多個(gè)質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，流體流動(dòng)由充滿(mǎn)整個(gè)流動(dòng)空間的無(wú)限多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成。滿(mǎn)整個(gè)流動(dòng)空間的無(wú)限多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成。滿(mǎn)整個(gè)流動(dòng)空間的無(wú)限多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成。滿(mǎn)整個(gè)流動(dòng)空間的無(wú)限多個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成。流場(chǎng)流場(chǎng)流場(chǎng)流場(chǎng)：充滿(mǎn)運(yùn)動(dòng)著的流體空間稱(chēng)為充滿(mǎn)運(yùn)動(dòng)著的流體空間稱(chēng)為充滿(mǎn)運(yùn)動(dòng)著的流體空間稱(chēng)為充滿(mǎn)運(yùn)動(dòng)著的流體空間稱(chēng)為流場(chǎng)流場(chǎng)流場(chǎng)流場(chǎng)。2-3 流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程和能量方程流體運(yùn)動(dòng)的

13、連續(xù)性方程和能量方程2.3.1 歐拉法歐拉法歐拉法歐拉法歐拉法歐拉法歐拉法歐拉法通過(guò)研究空間固定點(diǎn)上運(yùn)動(dòng)流體各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨通過(guò)研究空間固定點(diǎn)上運(yùn)動(dòng)流體各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨通過(guò)研究空間固定點(diǎn)上運(yùn)動(dòng)流體各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨通過(guò)研究空間固定點(diǎn)上運(yùn)動(dòng)流體各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律，以及相鄰空間點(diǎn)之間這些參數(shù)的變化規(guī)時(shí)間的變化規(guī)律，以及相鄰空間點(diǎn)之間這些參數(shù)的變化規(guī)時(shí)間的變化規(guī)律，以及相鄰空間點(diǎn)之間這些參數(shù)的變化規(guī)時(shí)間的變化規(guī)律，以及相鄰空間點(diǎn)之間這些參數(shù)的變化規(guī)律來(lái)研究整個(gè)流場(chǎng)中流體的運(yùn)動(dòng)。律來(lái)研究整個(gè)流場(chǎng)中流體的運(yùn)動(dòng)。律來(lái)研究整個(gè)流場(chǎng)中流體的運(yùn)動(dòng)。律來(lái)研究整個(gè)流場(chǎng)中流體的運(yùn)動(dòng)。把整個(gè)流場(chǎng)作為無(wú)限多個(gè)空間點(diǎn)的總和來(lái)考慮

14、把整個(gè)流場(chǎng)作為無(wú)限多個(gè)空間點(diǎn)的總和來(lái)考慮把整個(gè)流場(chǎng)作為無(wú)限多個(gè)空間點(diǎn)的總和來(lái)考慮把整個(gè)流場(chǎng)作為無(wú)限多個(gè)空間點(diǎn)的總和來(lái)考慮。速度、密度、壓力等參數(shù)都是速度、密度、壓力等參數(shù)都是速度、密度、壓力等參數(shù)都是速度、密度、壓力等參數(shù)都是空間點(diǎn)坐標(biāo)與時(shí)間的函數(shù)空間點(diǎn)坐標(biāo)與時(shí)間的函數(shù)空間點(diǎn)坐標(biāo)與時(shí)間的函數(shù)空間點(diǎn)坐標(biāo)與時(shí)間的函數(shù)：流體運(yùn)流體運(yùn)流體運(yùn)流體運(yùn)動(dòng)分類(lèi)：動(dòng)分類(lèi)：動(dòng)分類(lèi)：動(dòng)分類(lèi)：以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)：定常流動(dòng)定常流動(dòng)定常流動(dòng)定常流動(dòng) 非定常流動(dòng)非定常流動(dòng)非定常流動(dòng)非定常流動(dòng)。以空間為標(biāo)準(zhǔn)以空間為標(biāo)準(zhǔn)以空間為標(biāo)準(zhǔn)以空間為標(biāo)準(zhǔn)：一元流動(dòng)一元流動(dòng)一元流動(dòng)一元流動(dòng)、二元流動(dòng)、三元流動(dòng)

15、二元流動(dòng)、三元流動(dòng)二元流動(dòng)、三元流動(dòng)二元流動(dòng)、三元流動(dòng)11資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值2.3.2 跡線(xiàn)、流線(xiàn)跡線(xiàn)、流線(xiàn) 跡線(xiàn)跡線(xiàn) 流體質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡線(xiàn)。流體質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡線(xiàn)。流線(xiàn)流線(xiàn)各點(diǎn)的速度矢量與之相切的有向曲線(xiàn)。各點(diǎn)的速度矢量與之相切的有向曲線(xiàn)。定常流動(dòng)中，流線(xiàn)不隨時(shí)間變化；定常流動(dòng)中，流線(xiàn)不隨時(shí)間變化；除在速度為零或無(wú)窮大的那些點(diǎn)，流線(xiàn)不能相交。除在速度為零或無(wú)窮大的那些點(diǎn)，流線(xiàn)不能相交。2.3.3 2.3.3 流管、流束、總流流管、流束、總流流管、流束、總流流管、流束、總流 流管

16、流管流管流管某一瞬時(shí)，通過(guò)曲線(xiàn)某一瞬時(shí)，通過(guò)曲線(xiàn)某一瞬時(shí)，通過(guò)曲線(xiàn)某一瞬時(shí)，通過(guò)曲線(xiàn)C C上上上上 各點(diǎn)的所有流線(xiàn)構(gòu)成一管狀曲面各點(diǎn)的所有流線(xiàn)構(gòu)成一管狀曲面各點(diǎn)的所有流線(xiàn)構(gòu)成一管狀曲面各點(diǎn)的所有流線(xiàn)構(gòu)成一管狀曲面。流束流束流束流束管內(nèi)所有流線(xiàn)的總和管內(nèi)所有流線(xiàn)的總和管內(nèi)所有流線(xiàn)的總和管內(nèi)所有流線(xiàn)的總和?？偭骺偭骺偭骺偭魅苛黧w的流動(dòng)全部流體的流動(dòng)全部流體的流動(dòng)全部流體的流動(dòng)。C C-不是流線(xiàn)的任意封閉曲線(xiàn)不是流線(xiàn)的任意封閉曲線(xiàn)不是流線(xiàn)的任意封閉曲線(xiàn)不是流線(xiàn)的任意封閉曲線(xiàn)工程上的許多流動(dòng)問(wèn)題，例如管道中的流動(dòng)，都是總流。工程上的許多流動(dòng)問(wèn)題，例如管道中的流動(dòng)，都是總流。工程上的許多流動(dòng)問(wèn)題，例如管道中的流動(dòng)，都是總流。工程上的許多流動(dòng)問(wèn)題，例如管道中的流動(dòng)，都是總流。12資金是運(yùn)動(dòng)的價(jià)值，資金的價(jià)值是隨時(shí)間變化而變化的，是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間的推移而增值，其增值的這部分資金就是原有資金的時(shí)間價(jià)值2.3.4 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 對(duì)于定常流動(dòng)對(duì)于定常流動(dòng)對(duì)于定常流動(dòng)對(duì)于定常流動(dòng) 流體質(zhì)量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。流體質(zhì)量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。2.3.5 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程穩(wěn)定流動(dòng)能量方程0氣體