工程流体力学倪玲英课件
单击此处添加副标题
汇报人：XX
目录
壹
课程基础概念
贰
流体静力学
叁
流体动力学基础
肆
流动阻力与能量损失
伍
流动测量技术
陆
工程应用案例
课程基础概念
第一章
流体力学定义
流体分为液体和气体两大类，它们在流动和受力时表现出不同的物理特性。
流体的分类
研究静止流体中的压力分布，是流体力学中理解浮力和压力差等现象的基础。
流体静力学基础
流体力学中，流体被视为连续介质，忽略分子尺度的不连续性，便于进行宏观分析。
流体的连续介质假设
01
02
03
基本物理量介绍
流体密度是单位体积的质量，决定了流体的重量和惯性，是流体力学分析的基础。
01
流体粘度描述了流体内部摩擦力的大小，影响流体流动的阻力和能量损失。
02
压力是作用在单位面积上的力，而压强则是流体内部各点的压力分布，是流体动力学的核心概念。
03
温度是流体热状态的度量，影响流体的密度、粘度等物理性质，对流体行为有重要影响。
04
流体密度
流体粘度
压力和压强
温度和热力学性质
流体分类
牛顿流体遵循牛顿粘性定律，如水和空气；非牛顿流体则不遵循，如血液和油漆。
牛顿流体与非牛顿流体
01
理想流体无粘性，不可压缩；实际流体具有粘性，可压缩，如水和空气。
理想流体与实际流体
02
可压缩流体密度随压力变化，如气体；不可压缩流体密度近似恒定，如液体。
可压缩流体与不可压缩流体
03
流体静力学
第二章
静止流体特性
01
在静止状态下，流体内部各点的压力仅与深度有关，遵循流体静压力公式。
02
静止流体在没有外力作用下体积不变，即流体是不可压缩的，这是流体静力学的基本假设之一。
03
静止流体对浸入其中的物体施加一个向上的浮力，等于物体排开流体的重量，这是静止流体的一个重要特性。
流体静压力的分布
流体的不可压缩性
阿基米德原理
压力分布规律
在水平方向上，流体静压力是均匀的，因为流体具有流动性，会自动调整以达到压力平衡。
流体静压力的水平分布
流体静压力随深度增加而增大，例如在海洋中，每下潜10米，压力增加大约1个大气压。
流体静压力的垂直分布
帕斯卡定律指出，在封闭容器中，流体各处的压力相等，且压力的改变会均匀传递到整个流体。
帕斯卡定律
浮力原理
阿基米德原理指出，任何浸入流体中的物体都会受到一个向上的浮力，大小等于物体排开流体的重量。
阿基米德原理
物体的浮沉取决于其密度与流体密度的比较，密度小于流体时物体上浮，大于时下沉。
物体的浮沉条件
浮力的大小可以通过计算物体排开流体的体积乘以流体的密度和重力加速度来确定。
浮力的计算
流体动力学基础
第三章
连续性方程
连续性方程是流体力学中描述流体质量守恒的方程，表明在封闭系统中流体质量不变。
定义与原理
连续性方程通常表示为ρ1A1v1=ρ2A2v2，其中ρ是密度，A是横截面积，v是流速。
数学表达式
在管道流动中，连续性方程用于计算不同截面处的流速和流量，确保流体守恒。
应用实例
能量守恒定律
伯努利方程是能量守恒在流体动力学中的体现，用于描述流体运动中能量的转换和守恒。
伯努利方程的应用
01
流体动力学中，能量守恒定律表明流体的总能量（势能、动能和压能之和）在流动过程中保持不变。
流体的势能、动能和压能
02
在泵和涡轮的设计与分析中，能量守恒定律是核心原理，指导能量转换效率的优化。
能量守恒在泵和涡轮中的应用
03
动量守恒定律
动量守恒与能量守恒定律相互关联，共同描述了流体运动的基本特性，如在水轮机设计中的应用。
在流体力学中，动量守恒定律用于分析流体流动时的力平衡，如喷射器和风洞实验。
动量守恒定律表明，在没有外力作用的情况下，系统的总动量保持不变。
动量守恒的定义
动量守恒在流体中的应用
动量守恒与能量守恒的关系
流动阻力与能量损失
第四章
流动阻力概念
定义与分类
流动阻力是流体在管道或表面流动时遇到的阻碍，分为摩擦阻力和形状阻力。
阻力系数的计算
阻力系数是评估流动阻力大小的关键参数，通过实验或理论计算得出。
摩擦阻力的产生
形状阻力的影响因素
摩擦阻力由流体与接触表面的摩擦产生，如管道内壁的粗糙度会增加摩擦阻力。
形状阻力与物体的形状、大小和流体的流速有关，流线型设计可减少形状阻力。
摩擦损失计算
达西-韦斯巴赫公式
利用达西-韦斯巴赫公式，可以计算管道流动中由于摩擦造成的压力损失。
摩擦因子的确定
通过雷诺数和管壁粗糙度确定摩擦因子，进而计算摩擦损失。
流体性质的影响
流体的粘度和密度对摩擦损失有显著影响，需在计算中予以考虑。
局部损失分析
在管道系统中，弯头处的流体方向改变导致流速分布不均，产生额外的能量损失。
管道弯头的能量损失
管道截面积的突然变化会引起流速和压力的剧烈变化，造成显著的能量损失。
突扩和突缩的能量损失
阀门的开闭调节流速，但同时也