流体的运动课件(2)

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1、第2章流体的运动黏性流体的运动理想流体的定常流动理想流体的伯努利方程红细胞在毛细血管中的流动物态物体根据存在的形态分为固态、液态和气态.流体(fluid)气体与液体没有一定的形状,各部分之间极易发生相对运动,具有流动性,因而被统称为流体.医学物理学第2章流体的运动Medicalphysics流体动力学(hydrodynamics)研究流体运动规律及其与边界相互作用的学科.医学物理学第2章流体的运动Medicalphysics流体动力学是人体血液循环力学的基础。流体的运动广泛存在于我们的周围及生命体内.掌握流体的

2、运动规律,有助于理解日常生活中发生在身边的流体运动现象,深入研究人体的血液循环、呼吸过程以及相关的医疗仪器设备.医学物理学第2章流体的运动Medicalphysics人类长期生活在空气和水环境中,逐渐地对流体运动现象有了认识,现举二例.1.高尔夫球表面光滑还是粗糙？2.汽车的阻力来自前部还是后部？医学物理学第2章流体的运动Medicalphysics一.基本概念1.流体质元宏观小、微观大的区域中流体分子的集合.2.连续介质将流体看作是大量的宏观小、微观大的流体质元组成并研究其宏观行为,因此可忽略物体微观结构的量

3、子性,这种物质模型就是连续介质.§2.1理想流体的稳定流动1流体的运动Medicalphysics3.流体运动的描述方法统计公交车的客运量时,可采用两种方法:(2)在每个站点设统计员,统计不同时刻经过该站点公交车上、下车的人数,称为当地法.(1)在每辆公交车上设统计员,统计其在不同时刻(站点)上、下车的人数,称为随体法.§2.1理想流体的稳定流动1流体的运动Medicalphysics拉格朗日法(随体法)直接采用牛顿质点力学方法,把流体分成许多流体质元,每个流体质元服从牛顿定律,跟踪并研究每一个流体质元的运动情

4、况,把它们综合起来,掌握整个流体运动规律的研究方法.拉格朗日(J.L.Lagrange,1735-1813)法国数学家、物理学家.§2.1理想流体的稳定流动2流体的运动Medicalphysics欧拉法(当地法)研究各流体质元的速度、压强、密度等物理量对流经的空间及时间的分布规律,即用场的观点,从整体上来把握流体的运动.欧拉(L.Euler,1707-1783)瑞士数学家、力学家、天文学家、物理学家.§2.1理想流体的稳定流动3流体的运动Medicalphysics4.可压缩性流体的体积(或密度)随压强大小而变

5、化的性质,称为流体的可压缩性.5.黏滞性实际流体流动时,速度不同的层与层之间存在阻碍相对运动的内摩擦力,流体的这种性质称为流体的黏滞性.流速大的层给流速小的层以拉力,流速小的层给流速大的层以阻力.流体的黏滞性§2.1理想流体的稳定流动4流体的运动Medicalphysics6.理想流体(idealfluid)实际流体：流动性、黏滞性、可压缩性流动形式：稳定流动和非稳定流动理想流体：不可压缩又无黏滞性的流体.特点：绝对不可压缩完全没有黏性§2.1理想流体的稳定流动5流体的运动Medicalphysics7.流场(

6、flowfield)流体运动过程中，在流体所占据空间中的每一点都有一个流速矢量与之相对应，由这些流速矢量构成的空间称为流速度场,简称流场.即是流速随空间的分布.流场§2.1理想流体的稳定流动6流体的运动Medicalphysics交错排列管道群中的流场协和式飞机着陆时的流场(正视图)§2.1理想流体的稳定流动7流体的运动Medicalphysics8.流线(streamline)在流场中画出的一些曲线,曲线上的任意一点的切线方向,与流过该点流体质元的速度方向一致.流体流过不同形状障碍物的流线流线§2.1理想流体

7、的稳定流动8流体的运动Medicalphysics特点：假想曲线随时间变化同一时刻不相交不是运动轨迹流线疏密表示流速大小流线§2.1理想流体的稳定流动流体的运动Medicalphysics9流体运动时,若流线有头有尾不形成闭合曲线,这样的流动称为无旋流动,对应的流场为无旋场;若流线无头无尾形成闭合曲线,这样的流动称为有旋流动,如河流中的涡旋,对应的流场为有旋场.缓慢的水流龙卷风§2.1理想流体的稳定流动流体的运动Medicalphysics109.流管(streamtube)在流体内部,由流线围成的细管.特点：

8、同一时刻内外不相通流管S§2.1理想流体的稳定流动流体的运动Medicalphysics11非定常流动流场中各点的流速随时间的变化而改变,流线的形状亦随时间而变的流动.10.定常流动流体内各质点的速度既是时间的函数，又是空间的函数，即v=v(x、y、z，t)，但在某些特定情况下，流场中各点的流速不随时间变化的流动，即v=v(x、y、z).特点流线不随时间改变,不同时刻的流线不相交;流