建筑设备工程课件-第一讲

主讲人：殷杰联系方式：15951282722;[e-mail]土木工程与力学学院土木工程系2011.8.29江苏大学本科生课程课件参考书籍主要内容建筑设备发展史内容，学习目的，方法流体力学基本知识一二三目录主要内容建筑设备发展史内容，学习目的，方法流体力学基本知识一二三一、建筑设备发展史建筑设备发展史一1）古代的建筑设备①.人类出现以来，就择溪而居，这是因为水是各种生物（包括人类）赖以生存的、不可缺少的物质。当我们游览、参观各种遗址、文物古迹时，我们会发现人类居住的建筑物的是这样逐渐演变为今天居住的房子。即山洞——土穴/地窖）——茅草房——土石，木，砖瓦房——现代建筑例如：古猿人时代，他们以崖洞，山穴为居。像170万年前的元谋猿人，80～120万年前的蓝田猿人，40～50万年前的北京猿人都是选择天然的，附近有河水的，山洞作为居住的场所。山洞——遮雨一、建筑设备发展史②.到了母系社会，开始利用土崖为壁体，建造穴居。再发展为用树木、草泥建造简单的穴居或浅穴居后来发展为地面建筑。例如:6000～7000年前的浙江余姚的河姆渡文化5000～7000年前的西安半坡文化4000～6000年前的山东泰安的大汶口文化③.中国自奴隶社会开始，已经出现了大规模的建筑群，有了完善的供水、排水系统。这种建筑结构的发展，是人们生存条件不断改善的过程。取排水方面：经历了陶罐、陶制水槽，较完善的水系统的历程。一、建筑设备发展史2）．现代的建筑设备①．十九世纪爱迪生发明电灯以来，人们的生活越来越便利。如今人们可以尽情的享受现代文明带给我们的各种便利。自来水、电灯、冰箱、空调、天然气所有这些用具，设备的安装与使用都与《建筑设备》这门课密切相关。②．了解大自然，利用大自然，为人类造福。如若将来能对四季进行人工调节，冬季蓄冷，夏季贮热；进一步开发、利用太阳能，风能等自然能源；改进采光方式，减少电能的消耗。一、建筑设备发展史内容，学习目的，方法二、内容，学习目的，方法1建筑设备的构成，作用2学习目的3学习方法流体力学基本知识三、流体力学基本知识流体力学是研究流体机械运动规律及其应用的科学，是力学的一个重要分支。流体力学研究的对象——液体和气体。流体力学发展简史•第一阶段（16世纪以前）：流体力学形成的萌芽阶段•第二阶段（16世纪文艺复兴以后-18世纪中叶）流体力学成为一门独立学科的基础阶段•第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）流体力学沿着两个方向发展——欧拉、伯努利•第四阶段（19世纪末以来）流体力学飞跃发展三、流体力学基本知识第一阶段（16世纪以前）：流体力学形成的萌芽阶段•公元前2286年－公元前2278年大禹治水——疏壅导滞（洪水归于河）•公元前300多年李冰都江堰•公元584年－公元610年隋朝南北大运河、船闸应用埃及、巴比伦、罗马、希腊、印度等地水利、造船、航海产业发展•系统研究古希腊哲学家阿基米德《论浮体》（公元前250年）奠定了流体静力学的基础三、流体力学基本知识第二阶段（16世纪文艺复兴以后-18世纪中叶）流体力学成为一门独立学科的基础阶段•1586年斯蒂芬——水静力学原理•1650年帕斯卡——“帕斯卡原理”•1612年伽利略——物体沉浮的基本原理•1686年牛顿——牛顿内摩擦定律•1738年伯努利——理想流体的运动方程即伯努利方程•1775年欧拉——理想流体的运动方程即欧拉运动微分方程三、流体力学基本知识第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）流体力学沿着两个方向发展——欧拉（理论）、伯努利（实验）•工程技术快速发展，提出很多经验公式1769年谢才——谢才公式（计算流速、流量）1895年曼宁——曼宁公式（计算谢才系数）1732年比托——比托管（测流速）1797年文丘里——文丘里管（测流量）•理论1823年纳维，1845年斯托克斯分别提出粘性流体运动方程组（N-S方程Navier-Stokesequations）三、流体力学基本知识第四阶段（19世纪末以来）流体力学飞跃发展•理论分析与试验研究相结合•量纲分析和相似性原理起重要作用1883年雷诺——雷诺实验（判断流态）1903年普朗特——边界层概念（绕流运动）1933-1934年尼古拉兹——尼古拉兹实验（确定阻力系数）……三、流体力学基本知识流体力学的研究方法理论分析方法、实验方法、数值方法相互配合，互为补充•理论研究方法力学模型→物理基本定律→求解数学方程→分析和揭示本质和规律•实验方法相似理论→模型实验装置•数值方法计算机数值方法是现代分析手段中发展最快的方法之一三、流体力学基本知识流体的主要物理性质惯性、黏滞性、压缩（膨胀）性VmV0limVm3/1000mkg1.惯性密度常见的密度（在一个标准大气压下）：4℃时的水20℃时的空气容重（重度）g3/2.1mkg三、流体力学基本知识2.黏滞性：在外力作用下，流体微元间出现相对运动时，随之产生阻抗相对运动的内摩擦力微观机制：分子间吸引力、分子不规则运动的动量交换牛顿内摩擦定律：切应力：dzdvAFdzdvAFdzdvAFzvv+dvvxzdzy三、流体力学基本知识a.速度梯度的物理意义——角变形速度（剪切变形速度）dzdvdzdvdttgdddtddzdvvdt(v+dv)dtdvdtdzdθ流体与固体在摩擦规律上完全不同正比于dv/dz正比于正压力，与速度无关三、流体力学基本知识b.动力粘度（系数）μ：与流体性质有关Pa·S运动粘度（系数）：m２/s)T(f)p,T(f微观机制：液体吸引力T↑μ↓气体热运动T↑μ↑三、流体力学基本知识τdv/dz牛顿流体o•牛顿流体——服从牛顿内摩擦定律的流体（水、大部分轻油、气体等）c.牛顿流体与非牛顿流体三、流体力学基本知识ττ0dv/dzo塑性流体•非牛顿流体塑性流体——克服初始应力τ0后，τ才与速度梯度成正比（牙膏、新拌水泥砂浆、中等浓度的悬浮液等）三、流体力学基本知识τdv/dzo拟塑性流体拟塑性流体——τ的增长率随dv/dz的增大而降低（高分子溶液、纸浆、血液等）三、流体力学基本知识τdv/dzo膨胀型流体膨胀型流体——τ的增长率随dv/dz的增大而增加（淀粉糊、挟沙水流）三、流体力学基本知识ττ0dv/dzo膨胀型流体牛顿流体拟塑性流体塑性流体三、流体力学基本知识3.压缩（膨胀）性a.压缩系数β（压强增大，体积缩小）在一定温度下，密度的变化率与压强的变化成正比dpddpd/1E——体积模量（弹性模量）b.膨胀系数α（温度升高，体积膨胀）dTVdV在一定压强下，体积的变化率与温度的变化成正比dTVdV/dpVdV/dTd/三、流体力学基本知识三、流体力学基本知识c.气体•理想气体状态方程RTpR——气体常数空气R=8314/29=287J/kg·K•建筑设备工程中的水，气流体的流速大多数情况下均较低，密度在流动的过程中变化不大，密度可以视为常数，一般将这种水，气流体认为是一种易于流动的，具有粘滞性的和不可压缩的流体。