二級建造師機電工程知識:流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識
流體流動參數(shù)的相互關(guān)系
流體力學(xué)中的流體包括液體和氣體。流體的流動參數(shù)包括流體流動時的物理性質(zhì)、靜止流體的力學(xué)特性和流體運動狀態(tài)的參數(shù)。流體的基本方程式反映了流體主要流動參數(shù)的相互關(guān)系。
(1)流體的物理性質(zhì)
●流體的質(zhì)量。
●流體的密度:單位體積的流體所具有的質(zhì)量稱為流體的密。
●流體的比容:單位質(zhì)量的流體所占有的體積稱為比容。
●密度與比容互為倒數(shù)。
●流體的重量:作用在流體上的重力稱為流體的重量,用G來表示,其單位是N。
●流體的重度:作用在單位體積流體上的重力稱為流體的重度。
●流體的壓縮性:流體占有的體積將隨作用在流體上的壓力和溫度而變化。
●流體的膨脹性:溫度升高時,流體的體積將增大,這種特性稱為流體的膨脹性,氣體屬于不能忽略其壓縮性和膨脹性的流體(稱為可壓縮流體),壓力和溫度的變化對其密度和重度的變化影響很大,熱力學(xué)中用狀態(tài)方程來反映他們相互的關(guān)系。當(dāng)氣體的壓力和溫度變化很小時(如通風(fēng)系統(tǒng))或其相對固體的運動速度比當(dāng)時溫度下的音速小得多時,由于其密度變化很小,可以近似地將密度看作常數(shù),按不可壓縮流體來處理。
●流體的黏性:當(dāng)流體中發(fā)生了層與層之間的相對運動時,形成的內(nèi)摩擦力或黏滯力,即流體的粘性。為了維持流體的運動,必須消耗能量以克服內(nèi)摩擦力造成的能量損失。
溫度對流體的黏滯系數(shù)影響很大,但對液體和氣體的影響相反,當(dāng)溫度升高時,液體的黏滯系數(shù)降低,流動性增加,而氣體的黏滯系數(shù)增大。
(2)靜止流體的力學(xué)特性:
●作用在流體上的力大致可分為表面力和質(zhì)量力(或稱體積力)這兩類。
●流體的靜壓力是指流體單位面積上所受到的垂直于該表面的力。
●重力作用下,液體內(nèi)部壓力隨深度變化,深度相等的各點靜壓力相等。P=P0+ρgh
●靜止流體的浮力:流體作用在物體上的浮力等于該物體排開的相同體積流體的重量,它與物體浸入的深度無關(guān),方向永遠(yuǎn)向上且通過浮心,此即阿基米德原理。
●液體的表面張力:液體表面層內(nèi)的分子吸引力和液體表面與周邊介質(zhì)分子之間的吸引力不平衡的表現(xiàn),它沿液體表面作用并且和液體的邊界垂直,把液體表面層的分子緊緊拉向液體內(nèi)部。
●液體的毛細(xì)現(xiàn)象:把一根細(xì)玻璃管插入液體中,當(dāng)液體分子間的吸引力大于或小于液體分子與玻璃分子間的吸引力時,會出現(xiàn)細(xì)玻璃管中的液面成凸形或凹形液面,這種現(xiàn)象稱為毛細(xì)現(xiàn)象。毛細(xì)管中液面上升或下降的高度與液體的表面張力有關(guān)。
?。?)流體的運動參數(shù):流體的運動可分解為平移、旋轉(zhuǎn)和變形三種狀態(tài),描寫這三種狀態(tài)的運動參數(shù)有速度、加速度、角速度等。
(4)運動流體的基本方程式:連續(xù)方程式v1A1=v2A2.

