工程流体力学-第一章 流体流动.ppt

三、确定液封高度 第二节 管内流体流动的基本方程 设想有两块面积很大而相距很近的平板，其间充满液体，如图所示： 管内流体流动的摩擦阻力损失 ?? 空速管是飞机上极为重要的测量工具。 HVAC是Heating, Ventilation and Air Conditioning 的英文缩写,就是供热通风与空调工程 一、测速管（皮托管） （一）结构 （二）原理 内管A处 外管B处 点速度： 即 讨论： （1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布曲线； （三）安装 （1）测量点位于均匀流段，上、下游各有50d直管距离； （2）皮托管管口截面严格垂直于流动方向； （3）皮托管外径d0不应超过管内径d的1/50，即d0d/50 。 （2）流量的求取： 由速度分布曲线积分 测管中心最大流速，由 求平均流速，再计算流量。 节流式流量计 工业上常用节流式流量计有：孔板流量计、喷嘴、文丘里管流量计、内锥式流量计。 【基本原理】 当管路中液体流经节流元件（装置）时，液流断面收缩，在收缩处流速增加，压力降低，使节流元件前后产生压差。流量越大压差越大。属于恒截面，变压头流量计。 可以通过测量压差来计算流量。 孔板流量计 文丘里管流量计 喷嘴流量计 内锥式流量计 几种节流式流量计永久压降损失的比较 （一）结构与原理 二、孔板流量计 在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂不计能量损失 变形得 （二）流量方程 问题：（1）实际有能量损失； （2）缩脉处A2未知。 解决方法：用孔口速度u0替代缩脉处速度u2，引入 校正系数 C。 由连续性方程 令 体积流量 质量流量 则 ?——流量系数（孔流系数） A0——孔面积。 讨论： （1）特点： 恒截面、变压差——差压式流量计 （2）流量系数? 对于取压方式、结构尺寸、加工状况均已规定的标准孔板 Re是以管道的内径D计算的雷诺数 当Re Re临界时， 一般 ?=0.6~0.7 Re临界值 （三）安装及优缺点 （1）安装在稳定流段，上游 l 10d，下游l 5d； （2）结构简单，制造与安装方便 ； （3）能量损失较大 。 三、文丘里流量计 属差压式流量计； 能量损失小，造价高。 CV——流量系数（0.98～0.99） A0——喉管处截面积 四、转子流量计 （一）结构与原理 从转子的悬浮高度直接读取流量数值。 （二）流量方程 转子受力平衡 即 仿孔板流量计 CR——流量系数 体积流量 （1）特点： 恒压差、恒流速、变截面——截面式流量计。 讨论： （2）刻度换算 标定流体：20℃水（?＝1000kg/m3 ） 20℃、101.3kPa下空气（? ＝1.2kg/m3） CR相同, 同刻度时 式中：1——标定流体； 2——被测流体。 气体转子流量计 （三）安装及优缺点 （1）永远垂直安装，且下进、上出，安装支路，以便于检修。 （2）读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高； （3）玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃容易破碎。 非牛顿流体简介 n=1, 牛顿流体 n?1，非牛顿流体 牛顿型流体(Newtonian fluid)：剪应力与速度梯度的关系完全符合牛顿粘性定律的流体，如水、所有气体都属于牛顿流体。 μ为表观粘度，非牛顿流体的μ与速度梯度有关 非牛顿型流体 (non-Newtonian fluid)：不服从牛顿粘性定律的流体，如泥浆、某些高分子溶液、悬浮液等。对于非牛顿型液体流动的研究，属于流变学(rheology)的范畴。 非牛顿流体 粘弹性流体 触变性流体 流凝性(负触变性)流体 与时间无关 粘性流体 与时间有关 无屈服应力 有屈服应力 涨塑性流体 du/dy τ0 a c b d τ a. 牛顿流体，n=1； b. 假塑性流体, n1； c. 胀塑性流体, n1； d.宾汉塑性流体 宾汉塑性流体（Bingham fluid） 干酪、巧克力浆、肥皂、纸浆、泥浆等 假塑性流体（pseudoplastic fluid） 蛋黄酱、血液、番茄酱、果酱、高分子溶液等 胀塑性流体（dilatant fluid） 淀粉溶液、蜂蜜、湿沙等 牛顿流体（ Newtonian fluid） 气体、水、酒、醋、低浓度牛乳、油等 蝶阀 （二）当量长度法 将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为le的直管所产生的阻力 。 le —— 管件或阀门的当量长度，m。 三、流体在管路中的总阻力 减少流动阻