流体力学及应用详解课件.ppt

1、1.1.1 流体的密度、相对密度和比容流体的密度、相对密度和比容获得方法：获得方法：（1）查物性数据手册）查物性数据手册nnmwww 22111RTpMm（2）公式计算：）公式计算：液体混合物：液体混合物：-理想气体状态方程理想气体状态方程气体混合物：气体混合物：流体的密度流体的密度单位体积流体的质量。用单位体积流体的质量。用 表示，属于物表示，属于物 性性,国际单位用国际单位用kg/m3 1 1流体的密度流体的密度 Vm1.1 流体静力学2.相对密度相对密度 是指给定条件下某一物质的密度是指给定条件下某一物质的密度 1与另一参考物质的密度与另一参考物质的密度 2之比。之比。21d3.比容比容

2、 是指单位质量流体所具有的体积。是密度的倒数。是指单位质量流体所具有的体积。是密度的倒数。1mV1.1.2 压强及其表示方法压强及其表示方法流体的压强流体的压强-流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强压强，简称简称压强压强。用。用p表示，表示，工程上习惯称之为压力。工程上习惯称之为压力。1 压强的单位压强的单位SI 制中制中，N/m2=Pa，称为帕斯卡，称为帕斯卡物理学物理学（cgs制）中，绝对大气压（制）中，绝对大气压（atm）；）；毫米汞柱（毫米汞柱（mmHg）；米水柱（）；米水柱（m水柱水柱）等）等工程单位制中，工程单位制中，kgf/cm2,

3、称为工程大气压（称为工程大气压（at）。）。1at(工程大气压）工程大气压）=1 kgf/cm2 =735.6mmHg =10mH2O =9.81 104 Pa 1 atm(标准大气压标准大气压)=1.013105 Pa =760 mmHg =10.33 mH2O1kgf=9.81N2 压强的基准压强的基准压强大小的两种表示方法压强大小的两种表示方法绝对压力绝对压力表压表压表压绝对压力当地大气压表压绝对压力当地大气压真空度当地大气压绝对压真空度当地大气压绝对压绝对压力绝对压力表压表压大气压大气压真空度真空度绝对压力绝对压力绝对零压线绝对零压线大气压线大气压线 1.1.3 流体静力学方程流体静力

4、学方程流体所受到的力流体所受到的力质量力质量力表面力表面力如重力、离心力等，属如重力、离心力等，属于非接触性的力。于非接触性的力。法向力法向力切向力切向力(剪力剪力)(压力压力)静止流体所受到的力静止流体所受到的力质量力质量力法向力法向力-压力（剪力为零）压力（剪力为零）-重力重力 如图所示：容器中盛有密度为如图所示：容器中盛有密度为 的静止液的静止液体。现从液体内部任意划出一底面积为体。现从液体内部任意划出一底面积为A的的垂直液柱。若以容器底部为基准水平面，液垂直液柱。若以容器底部为基准水平面，液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分别为别为z1和和z2

5、，以，以p1和和p2分别表示高度为分别表示高度为z1和和z2处处的压强，液面上方的压强为的压强，液面上方的压强为p0。分析垂直方向上液柱的受力：分析垂直方向上液柱的受力：向上：向上：p2A向下：向下：p1AG mg=Vg=gA(z1-z2)p0z2p2z1p1Gz0 当液柱处于相对静止状态时，说明作用在此液柱上诸力的合力为零，当液柱处于相对静止状态时，说明作用在此液柱上诸力的合力为零，即：即：p2A p1A gA(z1-z2)0化简得：化简得：p2 p1 g(z1-z2)或：或：若液柱上表面取在液面上，若液柱上表面取在液面上，令令 z1-z2=h，则上式可写为：，则上式可写为：p2 p0 g

6、h 上述式子均称为上述式子均称为流体静力学方程流体静力学方程。它反映了流体不受水平外力作用，。它反映了流体不受水平外力作用，只在重力作用下流体内部压强的变化规律。只在重力作用下流体内部压强的变化规律。2112zzgpphgpp02(1).当容器液面上方的压力当容器液面上方的压力p0 一定时，静止液体内任一点压力一定时，静止液体内任一点压力的大小，与液体本身的密度的大小，与液体本身的密度 和该点距液面的深度和该点距液面的深度 h 有关。因此，有关。因此，在静止的、连通的同一种液体内，处于同一水平面上的各点的在静止的、连通的同一种液体内，处于同一水平面上的各点的压力都相等。此压力相等的面，称为等压

7、面。压力都相等。此压力相等的面，称为等压面。(2).当当p0 改变时，液体内部各点的压强也将发生同样大小的改改变时，液体内部各点的压强也将发生同样大小的改变变 巴斯葛原理。巴斯葛原理。(3).压强或压强差的大小可用液柱高度来表示压强或压强差的大小可用液柱高度来表示:(5)适用场合：适用场合：连续的不可压缩流体连续的不可压缩流体hgpp01.1.4 流体静力学基本方程式的应用流体静力学基本方程式的应用 1.压力计压力计(1)单管压力计单管压力计p1 pa=p1(表表)=g R(2)U形压力计形压力计 pa A 1 h R 2 3 0p1=pa+0 gR g h A1apRp1p2mRAA)(1R

8、mgppAgRgmppA02AAppgRgmpRmgp021)(gRpp)(021指示液的密度为指示液的密度为0，被测流体的密度为，被测流体的密度为A与与A面面 为等压面，即为等压面，即2压差计压差计（1）U型管压差计型管压差计(2)微差压差计微差压差计 p1 p2 z1 1 z1 R A B 2 读数放大读数放大 p1-p2=(2-1)g R 在在U形微差压计两侧臂的上端装有扩张室，其形微差压计两侧臂的上端装有扩张室，其直径与直径与U形管直径之比大于形管直径之比大于10。压差计内装有密度。压差计内装有密度分别为分别为 1和和 2的两种指示剂（的两种指示剂（1 1略小于略小于 2 2）。存存在

9、微压差在微压差 p 时，尽管两扩大室液面高差很小以致可时，尽管两扩大室液面高差很小以致可忽略不计，但忽略不计，但U型管内却可得到一个较大的型管内却可得到一个较大的 R 读数。读数。1112112(z)zpgRpggRA、B为等压面：为等压面：如附图所示，水在管道中流动。为测得如附图所示，水在管道中流动。为测得A-AA-A、B-BB-B截面的压力差，在截面的压力差，在管路上方安装一管路上方安装一U U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R R150mm150mm，试，试计算计算A-AA-A、B-BB-B截面的压力差。已知水与水银的密度分别为截面的压力差

10、。已知水与水银的密度分别为1000kg/m1000kg/m3 3和和13600 kg/m13600 kg/m3 3。解：解：图中，图中，1-1面与面与2-2面间面间为静止、连续的同种流体，且为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压处于同一水平面，因此为等压面，即面，即11pp 22pp gmppA1又又(3)复式压差计复式压差计gRRmgpgRpgRppB002021)(gRRmgpgmpBA0)(所以所以 gRppBA)(0整理得整理得 由此可见，由此可见，U形压差计所测形压差计所测压差的大小压差的大小只与被测流体及指示只与被测流体及指示剂的密度、读数剂的密度、读数R有关，有关，

11、而与而与U形形压差计放置的位置无关压差计放置的位置无关 1.2.1 流量和流速流量和流速流量流量体积流量体积流量qVVtm3/s质量流量质量流量mqmtkg/sqm qV体积流速体积流速uqVA质量流速质量流速平均速度平均速度m/sqmwAkg/(m2 s)w uqm w A u A流速流速24dvvqquA圆形管道：圆形管道：摩尔流量摩尔流量nqntmol/sqn qm/M摩尔流速摩尔流速qnGAmol/(m2 s)1.2 管内流体流动的基本方程式管内流体流动的基本方程式1 态流动态流动（Flow of Flow of S t a t i o n a r y S t a t i o n a

12、r y State)State)。流体流动过程流体流动过程中，任一截面上与中，任一截面上与流动相关的物理量流动相关的物理量(流速、压强、密度流速、压强、密度等等)不随时间发生改不随时间发生改变变的流动。的流动。1.2.2 稳态流动（定态流动）和非稳态流动 2 非稳态流动非稳态流动（Flow of Flow of UnstationaryUnstationary State)State)在流动过程中，流在流动过程中，流体在任一截面上的物理体在任一截面上的物理量量既随位置变化又随时既随位置变化又随时间而变化间而变化的流动。的流动。常数Au 若流体不可压缩若流体不可压缩,=常数常数,可简化为可简化为

13、 Au=常数常数 可知，在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流速与管路截面积成反比。可知，在连续稳定的不可压缩流体的流动中，流速与管路截面积成反比。圆形管路：圆形管路：2122122212144dduuudud不可压缩流体在管路中的流速与管路内径的平方成反比。不可压缩流体在管路中的流速与管路内径的平方成反比。（1）理想流体伯努利方程式：理想流体伯努利方程式：设在设在1 1、2 2截面间没有外界能量输入，液体也没有向外界作功，截面间没有外界能量输入，液体也没有向外界作功，则则mkgmkg 理想液体所具有的机械能为定值。理想液体所具有的机械能为定值。4.流体流动的能量衡算伯努利方程式流体流动的能量衡

14、算伯努利方程式2211221222upupmgzmmmgzmm2211221222upupgzgz两边除以两边除以m，得：，得：两边除以两边除以mg，得：，得：2211221222upupzzgggg表示每千克流体所具有得能量，单位表示每千克流体所具有得能量，单位1kgJ表示每重力单位（牛顿）流体所具有得能量，单位表示每重力单位（牛顿）流体所具有得能量，单位mNJ1工程上将每牛顿流体所具有工程上将每牛顿流体所具有的各种形式的能量统称为压的各种形式的能量统称为压头，头，H称为位压头等称为位压头等2023-1-2822（2）实际流体柏努利方程式：实际流体柏努利方程式：当在当在1、2截面间的系统中有

15、外界能量截面间的系统中有外界能量He输入，且为实际流体输入，且为实际流体时，则有摩擦阻力时，则有摩擦阻力Hf,则柏努利方程为：则柏努利方程为：（3）功率的计算功率的计算功率是指功率是指单位时间耗用的能量，可按下式求算：单位时间耗用的能量，可按下式求算：P，Pe-分别为轴功率和有效功率，单位为分别为轴功率和有效功率，单位为kW;-泵的效率。泵的效率。emsvepq WqgHp2211221222sfupupgzWgzh(1kg)2211221222efupupzHzHgggg(1N)3.柏努利方程的讨论及应用注意事项柏努利方程的讨论及应用注意事项2211221222upupgzgz1kg2211

16、221222upupzzgggg1NJ/kg2211221222efupupzHzHgggg实际流体实际流体m液柱液柱2023-1-2824dydudydu流体力学中，将流体黏度与密度之比称为流体力学中，将流体黏度与密度之比称为运动黏度。运动黏度。温度对流体黏度的影响很大。当温度升高时，液体的黏度减小，温度对流体黏度的影响很大。当温度升高时，液体的黏度减小，气体的黏度增大。气体的黏度增大。dyuddyud1.3.2.1 雷诺实验雷诺实验为了直接观察流体流为了直接观察流体流动时内部质点的运动情况及动时内部质点的运动情况及各种因素对流动状况的影响各种因素对流动状况的影响,可安排如图所示的实验。这可

17、安排如图所示的实验。这个实验称为个实验称为雷诺实验。雷诺实验。层流（或滞流层流（或滞流,Laminar Flow)湍流（或紊流湍流（或紊流,Turbulent Flow）1.3.2.2 流动类型流动类型2023-1-2828层流：层流：流体质点很有秩序地分层顺着轴线平行流动，层与层之间没有明流体质点很有秩序地分层顺着轴线平行流动，层与层之间没有明显的干扰。各层间分子只因扩散而转移，不产生流体质点的宏观混合。显的干扰。各层间分子只因扩散而转移，不产生流体质点的宏观混合。不稳定的过渡区：不稳定的过渡区：在该区域，可能是层流，也可能是湍流。在该区域，可能是层流，也可能是湍流。较易受外界条件的影响，很

18、容易发生流型的转变。较易受外界条件的影响，很容易发生流型的转变。湍流：湍流：流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，一流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，一层滑过一层的黏性流动情况基本消失，质点间相互碰撞，产生大大层滑过一层的黏性流动情况基本消失，质点间相互碰撞，产生大大小小的旋涡。小小的旋涡。实验证明实验证明，流体的流动状况是由多方面因素决定的，流体的流动状况是由多方面因素决定的，流速流速u能能引起流动状况改变引起流动状况改变,而且而且管径管径d、流体的粘度、流体的粘度和密度和密度也可以。通过也可以。通过进一步的分析研究，可以把这些影响因素组合成为一个无因次数进一步的

19、分析研究，可以把这些影响因素组合成为一个无因次数群，群，此类数群称为准数（此类数群称为准数（Number）。）。雷诺准数雷诺准数ReduRe此数群称为此数群称为雷诺准数（雷诺准数（Reynold Number），可判别流体的流动型态。可判别流体的流动型态。333112122MMSKgMPaSMMSKgMNMSMMSKgMKgMS M SRe 2000 层流区层流区 2000 Re 104,n=1/7max0.81uu1.4.1 直管中流体摩擦阻力的测定直管中流体摩擦阻力的测定ppphf211.4.2 层流时的摩擦阻力损失计算层流时的摩擦阻力损失计算 层流时的流动阻力层流时的流动阻力主要是流体的

20、主要是流体的内部摩擦力。内部摩擦力。在流动过程在流动过程中，阻力服从中，阻力服从牛顿黏性定律。牛顿黏性定律。由压力差产生的推力由压力差产生的推力 221)(rpp流体层间内摩擦力流体层间内摩擦力.(2)duduFArlddr.212()(2)dupprrldr流体柱所受的推力与其表面滑动的摩擦力相等而方向相反流体柱所受的推力与其表面滑动的摩擦力相等而方向相反因管半径为因管半径为R，整理并积分，得：，整理并积分，得：0002Rup rdrldu 将将u0=2u，d=2R，代入上式，整理得：，代入上式，整理得：此式称为此式称为泊肃叶方程泊肃叶方程。将。将Re代入上式得：代入上式得：264Re2lu

21、pd 或或232pul d papa264Re2fluHdgm流体柱流体柱2642udlRphef1.5.2 湍流时的摩擦阻力湍流时的摩擦阻力根据多方面得实验并进行适当数据处理后，得到如下公式：根据多方面得实验并进行适当数据处理后，得到如下公式：22udlpgudlHf22或或-称为称为摩擦阻力系数，摩擦阻力系数，=f(Re,/d)l/d-称为称为几何相似系数几何相似系数相对粗糙度：绝对粗糙度1.4.3 流动摩擦系数图流动摩擦系数图(的求解）的求解）=f(Re,/d)a)层流区：层流区：Re2000，与与Re成直线关系，成直线关系，=64/Re。b)过渡区：过渡区：2000Re4000，管内流

22、动随外界条件的影响而管内流动随外界条件的影响而 出现不同的流型，摩擦系数也因之出现波动。出现不同的流型，摩擦系数也因之出现波动。c)湍流区：湍流区：Re4000且在图中虚线以下处时，且在图中虚线以下处时，值随值随Re数的数的 增增大而减小。大而减小。d)完全湍流区：完全湍流区：图中虚线以上的区域，图中虚线以上的区域，摩擦系数基本上摩擦系数基本上不随不随Re的的变化而变化而变化，接近为一常数，其值只随变化，接近为一常数，其值只随相对粗糙度的相对粗糙度的变化而变化。变化而变化。根据范宁公式，若根据范宁公式，若l/d一定，则阻力损失与流速的平方成正比，一定，则阻力损失与流速的平方成正比，称作阻称作阻

23、力平方区力平方区 值的经验关系式值的经验关系式 柏拉修斯柏拉修斯(Blasius)光滑管公式光滑管公式25.0Re3164.0适用范围为适用范围为Re=31031105 套管：12122122444ddddddde 方形管道：)(2)(24baabbaabde1.4.4 非圆形管的当量直径非圆形管的当量直径流体润湿的周边流体流过的横截面积44Herd 当流体在管道系统中流经各种管件时，其流速大小和方向都发生当流体在管道系统中流经各种管件时，其流速大小和方向都发生了变化，流体质点发生扰动而形成涡流，导致产生摩擦阻力，这类阻了变化，流体质点发生扰动而形成涡流，导致产生摩擦阻力，这类阻力称为力称为局

24、部阻力。局部阻力。1.4.5 局部摩擦阻力损失局部摩擦阻力损失 R d A1 A2u 当量长度法：2,2efl uHdg局2,2fuHg局 为了便于管路计算，把局部阻力折算成一定长度直管的阻力，为了便于管路计算，把局部阻力折算成一定长度直管的阻力，此相应的管子长度称为此相应的管子长度称为当量长度。当量长度。还可以采用还可以采用局部阻力系数法局部阻力系数法22uhf22udlhef 2 2 0 1 1 1 0 1 2 2 a.突然扩大 b.突然缩小突突然然扩扩大大时时：突然扩大突然缩小22uhf管路系统的总摩擦阻力损失计管路系统的总摩擦阻力损失计算算22udllhef2211221222efup

25、upzHzHgggg2211AuAu 2222efll uluHdgdg1.5 流体流动与静力学方程的应用流体流动与静力学方程的应用,)fd du(复杂管路复杂管路简单管路简单管路管路管路1.6.1 管路计算分支管路汇合管路 例：例：如附图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和如附图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液管为塔内的压力均为大气压。送液管为452.5mm的钢管，要求送液量为的钢管，要求送液量为3.6m3/h。设料液在管内的阻力损失为。设料液在管内的阻力损失为1.2m，（不包括出口能量损失），（不包括出口能量损失），试问高位槽的

26、液位要高出进料口多少米？试问高位槽的液位要高出进料口多少米？解：解：如图所示，取如图所示，取高位高位槽液面为槽液面为1-1截面，截面，进料管出进料管出口口内侧内侧为为2-2截面，以过截面，以过2-2截面中心线的水平面截面中心线的水平面0-0为基为基准面。在准面。在1-1和和2-2截面间列截面间列柏努利方程，以单位重量流柏努利方程，以单位重量流体为基准计算。体为基准计算。221211221122efppzuHzuHgggg 计算结果表明计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。解本题时注意，解本题时注意，因题中所给的压头损失不包括

27、出口能量损失，因此因题中所给的压头损失不包括出口能量损失，因此2-2截截面应取管出口内侧。若选面应取管出口内侧。若选2-2截面为管出口外侧，计算过程有所不同。截面为管出口外侧，计算过程有所不同。2223.6 36000.796(/)0.785 0.044vqum sd)(23.12.1796.081.9212mh其中：其中：z1=h；因高位槽截面比管道截面大得多，故槽内流速比管内因高位槽截面比管道截面大得多，故槽内流速比管内流速小得多，可以忽略不计，流速小得多，可以忽略不计，即即u10；p1=0（表压）；（表压）；He=0 z2=0；p2=0（表压）；（表压）；Hf=1.2m将以上各值代入上式

28、中，可确定高位槽液位的高度 2 2 气气 体体 洗洗 涤涤 塔塔 5m泵泵气气 体体 3 3 1m1 1m 1 4 4 0.2m河河 水水 废废 水水 池池例：例：如图所示，用泵将河水打入洗涤如图所示，用泵将河水打入洗涤塔中，喷淋下来后流入下水道，已知塔中，喷淋下来后流入下水道，已知管道内径均为管道内径均为0.1m，流量为，流量为84.82m3/h，水在塔前管路中流动的总摩擦损失水在塔前管路中流动的总摩擦损失(从管从管子口至喷头进入管子的阻力忽略不计子口至喷头进入管子的阻力忽略不计)为为10J/kg，喷头处的压强较塔内压强高，喷头处的压强较塔内压强高0.02MPa，水从塔中流到下水道的阻力，水

29、从塔中流到下水道的阻力损失可忽略不计，泵的效率为损失可忽略不计，泵的效率为65%，求泵所需的功率。求泵所需的功率。柏努利方程柏努利方程P2=?塔内压强塔内压强整体流动非连续整体流动非连续截面的选取？截面的选取？解：解：取塔内水面为截面取塔内水面为截面3-3，下水道截面为截面，下水道截面为截面4-4，取，取地平面为基准水平面地平面为基准水平面，在在3-3和和4-4间列柏努利方程：间列柏努利方程：2233443422upupgzgz34 0uu式中：evepqgHp分析：分析：求求P求求He3410.2zmzm，?(034PP表压），将已知数据代入柏努利方程式得：将已知数据代入柏努利方程式得：96

30、.13pg3/1000mkg表压）(117703PaP 计算塔前管路，取河水表面为计算塔前管路，取河水表面为1-1截面，喷头内侧为截面，喷头内侧为2-2截截面，在面，在1-1和和2-2截面间列柏努利方程。截面间列柏努利方程。2211221222sfupupgzWgzh12z16mzm，10u ，2VquA10(p 表 压），（表压）Pap8230117701002.062，kgJhf/10?sW 21.04360082.84sm/3将已知数据代入柏努利方程式将已知数据代入柏努利方程式 23823061021000sgWg91.4/sWJ kgesmpW qsVWq1000360082.844.

31、91W2153泵的功率：泵的功率：epp65.02153W3313kW3.31 测测速速管管：又又称称皮皮托托（Pitot）管管 u A R gugpgpAA22 gRppiAgRuiA22iAgRu21.6 流量的测量流量的测量 0.9 0.8uumax 0.7 0.6 0.5 102 103 104 105 106 107 Remax=umaxd/Re=ud/测速管加工及使用注意事项测速管加工及使用注意事项 u A R 2.孔板流量计孔板流量计 是利用孔板对流体的节流作用，使流体的流速增大，压力减小，以产生压是利用孔板对流体的节流作用，使流体的流速增大，压力减小，以产生压力差作为测量的依据

32、。力差作为测量的依据。为了建立管内流量与孔板前后压力变化的定量关系，取孔板上为了建立管内流量与孔板前后压力变化的定量关系，取孔板上游尚未收缩的流动截面为游尚未收缩的流动截面为11 ，下游截面宜放在缩脉处，以便测得，下游截面宜放在缩脉处，以便测得最大压差读数，但由于缩脉的位置及其截面积难于确定，故以孔板处最大压差读数，但由于缩脉的位置及其截面积难于确定，故以孔板处为下游截面为下游截面00 ，在，在11 和和00 两截面之间列机械能衡算方程，两截面之间列机械能衡算方程，并暂时略去能量损失，可得并暂时略去能量损失，可得2200111022pupuzzgggg因为是水平管道，所以因为是水平管道，所以z

33、1=z0，化简得：化简得：220112oppuuggg p1 p0 1 0 R 孔板流量计孔板流量计 对对不可压缩性流体不可压缩性流体，根据连续性方程，可得：，根据连续性方程，可得：0101AuuA将上式代入将上式代入220112oppuuggg102012()(1)oppuAA可得：可得：若液柱压力计读数为R，指示液密度为p1-p0=(i-)gR2012()(1)iogRuAA可得：可得：对于实际流体而言，由于流动阻力引起得压头损失，孔板处突对于实际流体而言，由于流动阻力引起得压头损失，孔板处突然收缩造成的扰动，以及板与导管间装配引起的误差，将这些影响然收缩造成的扰动，以及板与导管间装配引起

34、的误差，将这些影响归纳为一个归纳为一个校正系数校正系数c0，对所测的流速加以校正，得：对所测的流速加以校正，得：C0称为孔流系数称为孔流系数，C0=f(Red，A0/A1)002igRuc 0.84 0.82 0.80 0.7 0.78 0.76 C0 0.74 0.6 A0 0.72 A1 0.70 0.5 0.68 0.66 0.4 0.64 0.3 0.62 0.2 0.60 0.1 0.05 3 104 105 106 Red 孔流系数C0与Red及m(A0/A1)的关系 一般情况下为一般情况下为0.610.63.3.文丘里流量计文丘里流量计 为减少流体节流造成的能量损失，可用一段渐缩

35、渐扩的短管代为减少流体节流造成的能量损失，可用一段渐缩渐扩的短管代替孔板，这就构成了文丘里（替孔板，这就构成了文丘里（Venturi）流量计。）流量计。如图所示，当流体在如图所示，当流体在渐缩渐扩渐缩渐扩段内流动时，段内流动时，流速变化平缓流速变化平缓，涡流，涡流较少，于喉颈处（即最小流通截面处）流体的动能达最高。此后，在较少，于喉颈处（即最小流通截面处）流体的动能达最高。此后，在渐扩的过程中，流体的速度又平缓降低，相应的流体压力逐渐恢复。渐扩的过程中，流体的速度又平缓降低，相应的流体压力逐渐恢复。如此过程避免了涡流的形成，从而大大降低了能量的损失如此过程避免了涡流的形成，从而大大降低了能量的

36、损失 02ivgRucCv：文丘里校正系数，：文丘里校正系数，Cv值值与众多因素有关，当孔径与与众多因素有关，当孔径与管径之比在（管径之比在（1/2)（1/3)的的范围内时，范围内时，其值为其值为0.98 1。4.转子流量计转子流量计 前述各流量计的共同特点是前述各流量计的共同特点是收缩口的截面积保持不变，收缩口的截面积保持不变，而而压力随流率的改变而变化，压力随流率的改变而变化，这类流量计统称为这类流量计统称为变压差流变压差流量计量计。另一类另一类流量计是压力流量计是压力差几乎保持不变，而差几乎保持不变，而流道截流道截面积变化面积变化，这类流量计称为，这类流量计称为变截面流量计变截面流量计，

37、其中最为常，其中最为常见的是见的是转子流量计。转子流量计。它系由一个截面自下而上逐渐扩大的锥形垂直玻璃管和一个能够旋转自它系由一个截面自下而上逐渐扩大的锥形垂直玻璃管和一个能够旋转自如的金属或其它材质的转子所构成。被测流体由底端进入，由顶端流出如的金属或其它材质的转子所构成。被测流体由底端进入，由顶端流出.u0 2 2 1 1 u1 重重力力浮浮力力当转子停留在某一高度时，22122112ffRfppAg zz AuuA重力浮力gVAppfff212212RfffuuAVg22112RRfffAuAVgA11RRu Au AVf-转子的体积Af-转子最大投影面积f，-分别为转子和流体的密度21

38、211ffRfRVguAAA2ffRRfVguCA2ffVRRRRfVgqu AC AA常数变量考虑到实际转子不是圆柱状、流体非理想，将上式加一校正系数CR转子流量计安装、使用中注意事项转子流量计安装、使用中注意事项 读数常需换算：使用时被测流体物性（、）与标定用流体不同（20C水或 20C、1atm 的空气），则流量计刻度必须加以换算：ffVVqqqV、实际被测流体的流量、密度；qV、标定用流体的流量、密度 VVqq气体=2023-1-2871本章小结本章小结22udllhef 公式公式静力学方程式：2112zzgpp 连续性方程：222111AuAu （稳定流动）2211AuAu（不可压缩流体）222211dudu（圆管内）机械能衡算方程：阻力计算式：直管 u2dfdlhfRe,Re642湍流：层流：局部 22udlhef或15.022出入uhf 要求能够进行 管路计算及分析：简单管路 复杂管路 22udllheffhupgzWupgz2222222111总摩擦阻力计算式：连续性模型、稳态流动不可压缩流体 表压、真空度、等压面 牛顿粘性定律、粘度 雷诺准数、当量直径 层流与湍流 压差计、流量计等结构及测量原理 重要概念重要概念u确定基准面和衡算面u列已知条件u计算阻力损失u列伯努利方程求未知量