内容提要

本书在论述工程流体力学基本理论的基础上，针对油料管理工作的实际需要，详细介绍了

管路水力计算的常用方法并编写了相应的计算机语言程序。各章的例题、习题紧密联系工程实

际，便于学以致用。

本书是油料管理工程类专业大学专科的教科书，也可作为石油高等院校相近专业的教材及

有关工程技术人员的参考书。

目录

绪 言

1 流体及其主要物理性质

1.1 流体的概念

1.2 流体的密度和重度

1.3 流体的压缩性和膨胀性

1.4 流体的粘性

1.5 液体的表面性质

1.6 汽化压强

1.7 思考题

1.8 习题

2 流体静力学

2.1 作用在流体上的力

2.2 流体静压强及其特性

2.3 流体平衡微分方程

2.4 流体静力学基本方程

2.5 流体静压强的度量与测量

2.6 流体静压强的传递和分布

2.7 流体的相对平衡

2.8 静止流体作用在平面上的总压力

2.9 静止流体作用在曲面上的总压力

2.10 思考题

2.11 习题

3 流体动力学基础

3.1 描述流体流动的方法

3.2 流体流动的基本概念

3.3 连续性方程

3.4 理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程）

3.5 伯努利方程

3.6 伯努利方程的应用

3.7 动量方程

3.8 动量矩方程

3.9 思考题

3.10 习题

4 相似原理与量纲分析

4.1 流动相似的基本概念

4.2 相似准则

4.3 近似相似

4.4 量纲分析的基本概念

4.5 量纲分析法

4.6 思考题

4.7 习题

5 流动阻力与水头损失

5.1 流动阻力产生的原因及分类

5.2 粘性流体的两种流动状态

5.3 均匀流沿程水头损失与切应力的关系

5.4 粘性流体的层流流动

5.5 粘性流体的紊流流动

5.6 紊流沿程阻力系数的计算

5.7 局部水头损失

5.8 思考题

5.9 习题

6 管路水力计算

6.1 概述

6.2 简单管路

6.3 管路水力计算的三类问题

6.4 自流管路

6.5 串联管路

6.6 并联管路

6.7 分支管路

6.8 沿程均匀泄流及装卸油鹤管

6.9 有压管路中的水击

6.10 思考题

6.11 习题

附录

附录I 常见流体的密度和粘度

附录Ⅱ Dg80～Dg300的管路内水力坡度i值表

附录Ⅲ 国际单位与工程单位对照表

附录Ⅳ 压强单位的换算

参考文献

所有液体的表面张力随着温度的上升而下降。在液体中添加某些有机溶液或盐类，可改

变液体的表面张力。例如，把少量的肥皂或去污剂的溶液加入水中，可以显著地降低水的表

面张力，而把食盐溶液加入水中，却可提高水的表面张力。两种不相溶液体分界面上的张力

通常称为交界面张力。几种普通液体在20℃与空气接触时的表面张力列于表1－6。

任何系统都趋向于处在势能最小的稳定平衡状态。因此，一定量的液体在表面张力的影

响下总是取自由表面能为最小时的形状。例如，一滴液体，如无别的力的影响，对于给定的体

积必定取面积为最小的球形。

1.5.2毛细现象

如前所述，液体分子间的吸引力较大，在分子吸引力的作用下，液体分子相互制约、形成

一体，不能轻易地跑掉，这种吸引力称为内聚力。当液体同固体壁面接触时，液体分子和固体

分子之间也有吸引力，这种吸引力称为附着力。

当液体与固体壁面接触时若液体的内聚力小于它同固体间的附着力，液体将附着、湿

润该固体壁面，并沿固体壁面向外伸展，例

如，把水倒在玻璃上便是这种情况；与此相

反，若液体的内聚力大于它同固体间的附

着力，液体自身将抱成一团，并不湿润该固

体壁面，例如，把水银倒在玻璃上，水银便

始终保持椭球形状，而不会湿润玻璃壁面。

水不湿润石蜡或油腻的壁面，这是由于水

的内聚力大于它同石蜡或油腻壁面之间的

附着力。液体与固体壁面接触时内聚力和

附着力的这种关系，可以用来解释毛细管

中液面的上升或下降现象。如图1－6（a）所

示，当玻璃管插入水（或其他能湿润管壁的液体）中时，由于水的内聚力小于水同玻璃之间

的附着力，水将湿润它并沿壁面向外伸展，致使水面向上弯曲，水的表面张力将使液体上升。

如图1－6（b）所示，当玻璃管插入水银（或其他不湿润管壁的液体）中时，由于水银的内聚力

大于水银同玻璃之间的附着力，水银将不湿润它，水银面向下弯曲，表面张力将使液体下降。

事实上，液面为曲面时的表面张力必将造成曲面两侧的压强差。因为液体曲面与固体壁

面接触处的表面张力有自曲面向内的合力要平衡这一合力，凹面的压强必须高于凸面的压

强。这种由表面张力引起的附加压强称为毛细压强（或弯曲压强）。

毛细管中液柱的上升或下降的高度可由式（1－14）求

出，也可由引起附加压强的表面张力直接求出。如图1－7所

示，假设液面与固体壁面的接触角为θ，沿管壁圆周上的表

面张力将拉液柱向上（或向下）直到表面张力的合力与上

升（或下降）液柱的重力相等

可见，液柱上升或下降的高度与管径成反比，并与液体种

类、管子材料、液面上气体（或不相溶的液体）的种类以及

温度有关。在空气中，20℃的水与洁净的玻璃的接触角θ＝

0°，水银与洁净的玻璃的接触角θ＝139°。通常对于水，当玻

璃管的内径大于20mm，对于水银，大于12mm时，毛细

现象的影响可以忽略不计。

在多数工程实际问题中，由于固体边界足够大，同其他

一些作用力相比，表面张力是可以忽略不计的。但是，对于

液体薄膜沿固体壁面的流动、液滴和气泡的形成、液体射流

的破碎等问题以及某些小尺寸的仪器（如液柱式测压计

等）、小尺寸的模型试验等情况，则必须考虑表面张力的作用，否则，将得到与事实不相符合

的错误结果。