流体力学基础：静力学、动力学及流体输送设备

# 流体力学基础
## 一、流体静力学
### （一）基本方程
#### 静力学基本方程
- 公式：p = p_0 + ρgh
  - 解释：流体中某点压力计算
  - 参数：
    - p：流体中某点压力
    - p_0：基准面压力
    - ρ：流体密度
    - g：重力加速度
    - h：高度差
#### 等压面
- 概念：压力相等的面
- 应用：
  - 连通器液位测量
  - 分析静态流体问题
### （二）压力测量
#### 液柱式压力计
- 原理：流体静力平衡
- 计算公式：Δp = ρgh
#### 弹性式压力计
- 特点：
  - 利用弹性元件
  - 测量范围广
  - 精度高
## 二、流体动力学基础
### （一）基本概念
#### 流量
- 体积流量：q_V = ∫ A udA
- 质量流量：q_m = ρq_V
#### 流速与流量关系
- 公式：q_V = uA
### （二）连续性方程
#### 不可压缩流体
- 公式：q_V1 = q_V2，即 u_1A_1 = u_2A_2
#### 流速与管径关系
- 流速与管径平方成反比
### （三）伯努利方程
#### 理想流体伯努利方程
- 公式：z_1 + p_1/(ρg) + u_1^2/(2g) = z_2 + p_2/(ρg) + u_2^2/(2g)
#### 实际流体伯努利方程
- 公式：加上能量损失项h_f
- h_f：流动阻力造成的能量损失
#### 应用
- 计算：
  - 管道流速
  - 容器开口位置
  - 通风系统设计
## 三、流体流动阻力
### （一）阻力类型
#### 摩擦阻力
- 内摩擦力（粘性）
- 流体层间相对运动
#### 局部阻力
- 管件、阀门产生的阻力
### （二）直管阻力损失
#### 范宁公式
- 公式：h_f = λ(l/d)(u^2/(2g))
#### 雷诺数与流型
- Re < 2000：层流
- 2000 < Re < 4000：过渡流
- Re > 4000：湍流
#### 摩擦系数λ计算
- 层流：λ = 64/Re
- 湍流：查莫迪图或经验公式
### （三）局部阻力损失
#### 局部阻力系数法
- 公式：h_f' = ζ(u^2/(2g))
#### 当量长度法
- 公式：h_f' = λ(l_e/d)(u^2/(2g))
### （四）管路系统总阻力
#### 串联管路
- 公式：h_f总 = Σh_f直 + Σh_f局
#### 并联管路
- 原则：各支路阻力相等
## 四、流体输送设备
### （一）离心泵
#### 结构与原理
- 组成：叶轮、高速旋转、泵壳、轴封装置
#### 性能参数
- 流量、扬程、功率、效率
#### 特性曲线
- 扬程流量、功率流量、效率流量曲线
#### 工作点与调节
- 工作点：泵特性曲线与管路特性曲线交点
#### 安装高度计算
- 防止汽蚀
### （二）其他输送设备
#### 往复泵
- 适用于高压力、小流量输送
#### 容积式泵
- 齿轮泵：输送粘稠液体
- 螺杆泵：高粘度、含固体颗粒液体
#### 通风与压缩设备
- 通风机：低压力
- 鼓风机：中等压力
- 压缩机：高压力