升的高度，称为压强水头，也称为流体的静压能、
静压头等；
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Z
P

——测压管水头;
Z
P
的测压管水头均相等。

C —— 同一容器内的静止液体中，所有各点
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4.流体压强的表示方法：
（ 1 ）用应力单位表示。从压强定义出发，用单位面 积上的力表示，即牛顿 /米 2（ N/m2），国际单位制为 帕斯卡（Pa）。 （ 2 ）用液柱高度表示。常用水柱高度和汞柱高度表 示。其单位是：mH2O、mmH2O或mmHg。
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当流体所受质量力只有重力时，由G=mg可得 单位质量力为：
f X 0、f Y 0、f Z - g
2、表面力 表面力是指作用在流体表面上的力，其大小与 受力表面的面积成正比。 流体处于静止状态时，不存在黏性力引起的内 摩擦力(切向力为零)，表面力只有法向压力。对于 理想流体，无论是静止或处于运动状态，都不存在 内摩擦力，表面力只有法向压力。
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4.均匀流和非均匀流 均匀流是流体运动时流线是平行直线的流动。 如等截面长直管中的流动。 非均匀流是流体运动时流线不是平行直线的流 动。如流体在收缩管、扩大管或弯管中流动等。 非均匀流又可分为渐变流和急变流。渐变流是 流体运动中流线接近于平行线的流动；急变流是流 体运动中流线不能视为平行直线的流动 。
Q wv
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2.恒定流和非恒定流 流体运动形式分为恒定流动和非恒定流动两类。 恒定流动是指流体中任一点的压强和流速等运动 参数不随时间而变化的流动。 非恒定流动是指流体中任一点压强和流速等参数 随时间而变化的流动。 自然界的流体流动都是非恒定流动，在一定条件 下工程上近似认为是恒定流。
第1章
流体力学基础知识
一、什么是流体？
液体和气体因具有较大的流动性而被统称为流体 ， 它们具有和固体完全不同的力学性质。
二、建筑工程中流体力学的应用
在建筑设备工程中，建筑给水、排水、供热、供 燃气、通风和空气调节等设计、计算和分析都是以 流体力学为基础理论的。主要的流体有水（含热水 ）、空气、燃气等。
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3．解析法 当受压面为任意形状，即无对称轴的不规则 平面时，液体总压力的计算不能利用图解法求得 。因此常用解析法求解液体总压力的大小和作用 点的位置。 有一任意形状平面EF，倾斜置于水中，与水 平面的夹角为α，平面面积为A，平面形心点为C 。设平面EF的延展面与水面的交线为ob，以及与 ob相垂直的ol为一组参考坐标系。如图1-10所示 。
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pa
O
hC
dP
E
h
ι
D
ι
b
P
b
F
bD
ι
dA M C
D
图1-10 任意形状平面上静水总压力
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ι
A
C
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整个EF平面上的静水总压力为：
P pdA ghdA g sin ldA ghC A
A A A
结论：作用在任意平面上的静水总压力，等于 平面形心点的压强与平面面积的乘积。
（ 3 ）用大气压的倍数表示。国际上规定一个标准大 气压为101.325KPa，用atm表示。 换算关系如下：
1atm=760mmHg=10.33mH2O=101325Pa=101.325kPa =101.325kN/m2
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5.流体压强的度量
（1）绝对压强
绝对压强是以设想没有大气存在的绝对真空状 态作为零点计算的压强，称为绝对压强，常用符号
p p 0 gh p 0 h
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3、流体静力学方程式的其它形式（见图1-6）：
Z1
P1

Z2
P2

Z0
P0

C 常数
Z——任一点的位置相对于基准面的高度，称为流 体的位置水头，也称位能、势能、几何压头等； p ——在该点压强作用下，液体在测压管中所能上
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四、流体的惯性
流体和其他物体一样，具有惯性。流体具有的反 抗改变其原有运动状态的物理特性称为惯性。
五、表面张力
将细玻璃管竖立在液体中，由于表面张力的作 用，液体就会在细管中上升或下降，称此为毛细管 现象。见图1-3。
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六、作用于流体上的力
p ' 表示。若液面的绝对压强为 p '0 , 则液体内某点绝 对压强可写为：p` p`0 gh
若液面的压强等于当地大气压强 p a ，则 p` pa gh
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p gh
（2）相对压强 相对压强是以大气压强（p0）为零点计算的压强。 用符号p表示。 在实际工程中，因为被研究对象的表面均受大气压 强作用，因此不需考虑大气压强的作用，即常用相对 压强。 如果液体是自由表面，则自由表面压强：
流体粘度越大，反映流体质点相互牵制的作用越 明显，流动性能越差！ 牛顿内摩擦定律只适用于部分流体，对于某些 特殊流体是不适用的。把符合牛顿内摩擦定律得流 体称为牛顿流体；不符合的称为非牛顿流体，如泥 浆、血浆、油漆和颜料等。 返回 上页 下页
dy
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三、流体的热膨胀性和压缩性
流体的膨胀性的大小用热膨胀系数α(1/K或1/℃) 来表示，热膨胀系数表示单位温度所引起的体积相 对变化量 。 1 dV V0 dT
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第1章
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§1.1 流体的主要物理性质
§1.2 流体静压强及其分布规律
§1.3 流体运动基本知识 §1.4 流动阻力和水头损失
§1.5 孔口、管嘴出流
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本章重点
1.流体静压强及其分布规律 2.流动阻力和水头损失
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备注 4℃及 1个大气压 0℃及1个 标准大气压 20℃及 1个大气压
密度（ kg/m3） 重度（ N/m3） 1000 9800
水银（汞）
干空气
13600
1.2
133280
11.80
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二、流体的粘（黏）性
一切实际流体都是有粘性的，这也是流体的典 型特征。流体由静止到开始流动，是一个流体内 部产生剪切力，形成剪切变形，以使静止状态受 到破坏的过程。这种表明流体流动时产生内摩擦 力阻碍流体质点或流层间相对运动的特性称为粘 性，内摩擦力称为粘滞力。
流体压缩性的大小，一般用压缩系数β（Pa-1） 来表示。压缩系数是指单位压强所引起的体积相对 变化量。 1 dV V0 dp
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一般结论： 水的压缩性和热膨胀性是很小的，在建筑设备 工程中，一般计算均不考虑流体的压缩性和热膨胀 性。 气体的体积随压强和温度的变化是非常明显的 ，故称为可压缩流体。
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（ a）
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流体流动时，断面各点流速一般不同，在工程中 经常使用断面平均流速v，即断面上各点流速的平均 值。如图 1-12 所示，断面平均流速为断面上各点流 速的平均值。
u
v
图1-12 断面流速
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流量Q是流体运动时单位时间内通过过流断 面的流体的量。流量通常用体积流量和质量流量 （或重量流量）来表示。 流量、过流断面面积和流速三者之间的关系 为：
油 2 5 水 4 5 p
p
2 4
1 水
1
3
汞
3
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2.只有重力作用时静止液体静压强的分布规律： （ 1 ）静止液体内任意一点的压强等于液面压强加上 液体重度与深度乘积之和。
（2）静止液体内压强随深度按直线规律变化。
（3）同一深度的点压强相等，即等压面为水平面。
（4）液面压强可等值在液体内传递。
p gh
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（3）绝对压强和相对压强的关系
p 总压力计算
1．静水压强分布图 由静水压强方程知，压强p与水深h呈线性函数 关系（p=ρgh），把受压面上压强与水深的这种函 数关系表示成图形，称为静水压强分布图。 绘制原则是： (1)选定比例尺，用线段长度代表该点静水压强的大 小。 (2)在线段的一端用箭头标出静水压强的方向，并与 受压面垂直。
1、质量力 质量力是指通过所研究流体的每一部分质量而作 用于流体的力，其大小与流体的质量成正比。常见 的质量力有重力和各种惯性力。 设总质量力F在空间坐标上的投影分别为 FX、FY 和 FZ ，若均质流体质量为m，则单位质量力f（作用 在单位质量流体上的质量力）在相应坐标轴上的投 影为： FX FY FZ fX 、f Y 、f Z m m m
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§1.2流体静压强及其分布规律
一、流体静压强
在静止或相对静止的流体中，单位面积上的内 法向表面力称为静压强。 在静水中取一表面积为A的水体，设周围水体对 A表面上某一微小面积ΔS产生的作用力为ΔP，则该 微小面积上的平均压强为：
p p S
_
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流体内摩擦力假说——牛顿内摩擦定律 。
du F内 A dy
μ——流体动力粘度，单位为Pa.s或N.s/m2。