文档介绍：第一章流体流动
流体静力学基本方程式
1流体的密度与静压强
1. 1流体的密度
单位体积的流体所具有的流体质量称为密度，以P表示，单位为kg/n?。
气体的密度随温度和压强而变，可视为可压缩流体。当可当作理想气体处理时, 用下式估算：
1. 2流体的静压强
垂直作用于流体单位面积上的表面力称为流体的静压强，简称压强，俗称压 力,以p表示，单位为Pa。
压强可有不同的表示方法：
C1）根据压强基准选择的不同，可用绝压、表压、真空度（负表压）表示。 表压和真空度分别用压强表和真空表度量。
表压强=绝对压强-大气压强；真空度=大气压强-绝对压强
（2）工程上常采用液柱高度h表示压强，其关系式为p=Pgh
〃®° = 760mmHg = 桃
1. 2流体静力学基本方程式
1. 2. 1基本方程的表达式
P2 = Pi +P?(Z] -Z2)
P = Pn + pgh
对于不可压缩流体，有：
— + g^l - — + gZ0 或
P P
1. 2. 2流体静力学基本方程的应用条件及意义
流体静力学基本方程式只适用于静止的连通着的同一连续的流体。该类式子 说明在重力场作用下，静止液体内部的压强变化规律。
平衡方程的物理意义为：
C1）总势能守恒 流体静力学基本方程式表明，在同一静止流体中不同高 度的流体微元，其静压能和位能各不相同，但其两项和（称为总势能）却保持定 值。
（2） 等压面的概念 当液面上方压强po 一定时，p的大小是液体密度P和 深度h的函数。在静止的连续的同一液体内，处于同一水平面上各点的压强都相 等。
（3） 传递定律 当po变化时•，液体内部各点的压强p也发生同样大小的变 化。
（4） 液柱高度表示压强或压强差改写流体静力学基本方程式可得：
pg
上式说明压强差（或压强）可用一定高度的液体柱表示，但一定注明是何种 液体。
1. 3流体静力学基本方程式的应用
以流体静力学基本方程式为依据可设计出各种液柱压差计、液位计，可进行 液封高度计算，根据^ + gZ的大小判断流向。但需特别注意，U形管压差计 读数反映的是两测量点位能和静压能两项和的差值。
应用静力学基本方程式进行计算时，关键一环是等压面的准确选取。
流体流动的基本原理
1定态流动系统的连续性方程式
应用连续性方程时，应注意如下两点：
（1）在衡算范围内，流体充满管道，并连续不断地从上游截面流入，从下 游截面流出。
C2）连续性方程式反映了定态流动系统中，流量一定时，管路各截面上流 速的变化规律。此规律与管路的安排和管路上是否装有管件、阀门及输送机械无 关。这里的流速指单位管道横截面上的体积流量，即 "=/
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对于不可压缩流体，流速和管径的关系为 也=4
当流量一定且选定适宜流速时，利用连续性方程可求算输送管路的管径，即
用上式计算出管径后，要根据管子系列规格选用标准管径。
2机械能衡算方程式——柏努利方程式
2. 1具有外功加入、不可压缩粘性流体定态流动的柏努利方程为
2 2
酒+号+丝+吨=必2+十+性+ »/
2 p 2 p
式中的乩为输送机械对1kg流体所作的有效功，或1kg流体从输送机械获 得的有效能量。式中各项单位均为J/kg。
当流体不流动时，u=0, 也不需要加入外功，于是有：
必"号=乙+号
可见流体静力学基本方程式为柏努利方程式的一个特例。
2. 2. 2理想流体的柏努利方程式
此式表明，理想流体作定态流动时，任一截面上1kg流体所具有的位能、静 压能与动能之和为定值，但各种形式的机械能可以互相转换。
2. 2. 3柏努利方程式的讨论
C1）柏努利方程式的适用条件由推导过程可知，柏努利方程式适用于不 可压缩流体定态连续流动。
（2） 理想流体的机械能守恒和转化1kg理想流体流动时的总机械能是守 恒的，但不同形式的机械能可互相转化。
2 2
（3） 注意区别式8乙+号+ ；+吨=822+号+ ； + £外中各项能
量所表示的意义 式中的gZ、u2/2> p/P指某截面上1kg流体所具有的能量；
Z外为两截面间沿程的能量消耗，它不能再转化为其他机械能；明是1kg流体 在两截面间获得的能量，是输送机械重要参数之一。由町可选择输送机械并计 算其有效功率，即
Ne ^Wexws
若已知输送机械的效率JI,则可计算轴功率，艮"N = Njn
（4） 柏努利方程式的基准
2 2
1N流体（工程制柏努利方程式）：Z|+吃+ 3 +丑 z, +吃+虫+
2g pg 2g pg /
式中各项单位均为J/N或mo He为输送机械的有效压头,Hf为压头损失,Z、 u2/2g> p/Pg分别称为位压头、