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矿内空气动力学基础

1流体的概念流体是一种受任何微小剪切力作用时都能连续变形的物质。流体可分为液体和气体。气体的分子距很大，分子间的吸引力很小，因而，气体极易变形和流动，总是充满它所能够达到的全部空间。液体的分子距较小，分子间的吸引力较大，因此流动性不如气体。一定质量的液体具有一定的体积，并取容器的形状，但不能够充满全部空间。流体具有流动性，两层流体以一定速度作相对运动时，在两层的交界面上就要产生内摩擦力，又叫粘滞力。一般来说，流体是可以压缩的，当压力改变时其体积就要改变，因而密度也随之必变。既没有内摩擦又没有压缩性的流体，叫做理想流体。020103理想流体压力（N/m2，Pa，J/m3）ACB压头：如果将密度为?的某液体注入到一个断面为A的垂直的管中，当液体的高度为h时，液体的体积为：V=hAm3压力2风流压力与能量01根据密度的定义，这时液体的质量为：02mass=V?=hA?kg03液体的重力为：F=hA?gN04根据压力的定义,有05P=F/A=?ghN/m2orPa06因此，如果液体的密度已知，h就可代表压力点压力：静压、全压、速压＋相对压力、绝对压力、大气压力大气压力相对压力绝对压力风流任一断面上能量（机械能）由三部分组成:热能位能动能1在通风测量中以压力的形式出现，这三部分能量分别表示为静压，位压和动压。2、风流能量1、静压能（流动功）如图所示，有一两端开口的水平管道，断面为A，在其中放入一其体积为v质量为m的单元流体，即使不考虑磨擦阻力，由于管道中存在压力P，流体的运动受阻，因此必须施加一个力F克服阻力。当力F使流体移动一段距离后，就做了功。对一个质量为m静止的物体，施加一个恒定的力F，在t时间内加速到u，由于是匀加速，其平均速度为：01(0+u)/2=u/2m/s02移动的距离为：03L=(u/2)tm04加速度为：05a=△u/△t=u/tm/s206动能施加的力为：F=m?a=mu/tN从静止到速度为u，F做功为：Wd=Ev=F?L=(mu/t)?(u/2)?t=mu2/2J?Ev就是质量为m的流体所具有的动能.任何标高都可用作位能的基点。在矿井中，不同的地点标高不同，则位能不一样。质量为m的物体位于基点上，其势能为0。当对其施加一个能克服重力向上的力F，使其向上移动到高于基点Zm，力F做的功为：Wd=F?Z=Ep=mgZJEp为物体在Z高度上的势能。位能(势能)能量方程（伯努力方程）截面1能量U1＝截面2能量U2+损失h1-2若认为流体不可压缩，则密度不变，那么单位质量流体的伯努利方程表达式为：01通风压力坡度线是对能量方程的图形描述，反映空气在流动过程中压力沿程的变化规律、通风压力呵通风阻力之间的相互关系和相互转换。02通风压力坡度线是通风管理和均压防灭火的有力工具。4压力坡度线压入式通风的压力分布如图所示的压入式通风系统，能量方程为：式中Hs=P1-P2——通风机在风硐中所造成的相对静压；Hn——自然风压，PaHf——通风机全压，Pa。由于通风机入口外P0，风速等于0，忽略这段巷道的阻力不计时，其能量方程式为：此式表明，通风机全压与自然风压共同作用，克服了矿井阻力，并在出风井口造成动压损失。能量方程为：