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流体静力学基本方程及其应用范围
冶金网
流体静力学是研究冶金网流体在外力作用下处于平衡(广义来说，是指相对平衡）时的力学规律及其应用的科学。流体在外力的作用下，如果各力互相平衡，则流体达到静力平衡，处于静止状态。实际流体静止时，由于不运动，其粘性不起作用，没有内摩擦力的存在。亦即当流体处于静止时，既不存在对流动量的传递，也不存在粘性动量的传递，仅处于重力和压力的平衡或位能与静压能的转换。因此，理想流体平衡时的规律对实际流体也适用。
流体的平衡规律在冶金、化工等领域中应用很广，如压力计的测量原理，连通器内液体的平衡，设备或管道内压力的变化与测量，溶液贮槽内液位的测量，炉内气体的运动趋势等。流体在平板上的流动情况与流体的物性、流速、壁面粗糙程度、离前沿的距离等因素有关。边界层内的流动型态取决于边界层雷诺数的大小。即：
Rex= (1-2-14)

层流边界层 层流底层
图1-2-4平板上流动边界层的发展式中%——离平板前沿的距离。
对于光滑平板：
当Rex!2x10*时，边界层为层流；
当Rex"3x106时，边界层为紊流；
当2x105<Rex<3x106时，边界层为过渡流。
通常取Rex=5x105为边界层由层流转变为紊流的转折点，此雷诺数称为临界雷诺数。流体在平板上流动，其边界层厚度！可由下式计算：
(1) 对层流边界
(2) 紊流边界层
(3) 紊流边界层的层流底层厚度
由上看出，主流速度增大时，层流底层很快减薄；同时成正比，说明沿流程长度的变化不大。这些概念对于传热和传质的强化具有实际意义。
当流体以均匀流速流入管道时，在其入口处开始也形成边界层。其边界层的形成和发展过程与流体均匀流过平板时大体相似。所不同的是，在管流中边界层开始只占据管壁处的环形区域，而管中心主流区呈活塞流状，如图1-2-5所示。随着流体的向前流动，边界层逐渐加厚，最终扩大到管中心，汇合占据整个管截面。此时的边界层厚度即为管道半径。从此以后，边界层厚度将不再变化。从管道入口处到边界层汇合处的距离%称为“入口段”或“初始段”，入口段以后的流动称为“完全发展了的流动”或“定型流动”。只要汇合前边界层内的流动是层流，则完全发展以后的管流也是层流;若汇合前边界层内流动已发展为紊流，则以后的管流也为紊流。只有在入口段之后，管内的速度分布才发展成为稳定流动时管流的速度分布。因此，入口段长度X)的确定是十分重要的。
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图1-2-5圆管中边界层的发展与流体在平板上的流动相似，在管内若形成了紊流边界层，则在靠近管壁处仍有一层极薄的层流底层，其厚度可由经验公式估算。
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