流体力学课件-第1章

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1、李杰林lijielin@163.com13787784723采矿工程课程——工程流体力学EngineeringFluidMechanics第1章流体及其主要物理性质第2章流体静力学第3章流体动力学基础第4章流动阻力和水头损失第5章孔口、管嘴出流及有压管流第6章明渠均匀流第7章明渠水流的两种流态及其转换工程流体力学EngineeringFluidMechanics第一章流体及其主要物理性质流体概述流体物性流体受力小结本章主要阐述了流体力学的概念与发展简史；流体力学的概述与应用；流体力学课程的性质、目的、基本要求；流体力学的研究方法及流体的主要物理性质。流体的连续介质模型是流体力学

2、的基础，在此假设的基础上引出了理想流体与实际流体、可压缩流体与不可压缩流体、牛顿流体与非牛顿流体概念。内容提要§1.1.1流体概述指具有流动性且自身不能保持一定形状的物体，如气体和液体。一、流体流动即流体受切应力时产生的变形流体具有以下特征流体只能承受压力，不能承受拉力，在即使是很小剪切力的作用下也将流动（变形）不止，直到剪切力消失为止。没有固定的形状，液体的形状取决于盛装它的容器；气体完全充满容器。流体具有可压缩性；液体可压缩性小，水受压从1个大气压增加至100个大气压时，体积仅减小0.5%；气体可压缩性大。流体具有明显的流动性；气体的流动性大于液体。有无固定的体积？能否形成

3、自由表面？是否容易被压缩？流体气体无否易液体有能不易呈现流动性？流体固体液体、气体与固体的区别流体力学是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和流体机械运动规律及其实际应用的技术科学。二、流体力学流体力学分类①理论流体力学（流体力学）②应用流体力学（工程流体力学）工程流体力学研究流体静止和运动的力学规律及其在工程技术上的应用的一门学科。力学流体力学（水力学）的学科性质研究对象力学问题载体宏观力学分支遵循三大守恒原理流体力学水力学流体水力学强调水是主要研究对象比较偏重于工程应用土建类专业常用流体力学（水力学）的主要研究内容固定边界：水工建筑物、河床、海洋平台等运动边界：飞机

4、、船只等研究内容①流体在外力作用下，静止与运动的规律；②流体与边界的相互作用。流体力学采矿水利航空航天交通土建环境气象石油化工机械冶金生物空气和水是地球上广泛存在的物质，所以与流体运动关联的力学问题是很普遍的。流体力学在许多学科和工程领域有着广泛的应用，对工科专业来讲，其重要性不言而喻。与流体力学相关的工程领域和学科流体力学在工程中的应用船舶运动浮标海洋平台潜器地效翼艇（WIG）航空航天航海流体力学在工程中的应用能源动力发动机四冲程WindTurbine飞机发动机蒸汽机车能源动力杨浦大桥节能型建筑能源动力气象云图龙卷风气象科学环境控制污水净化设备模型电厂冷却塔生物仿生学信天翁滑

5、翔应用广泛已派生出很多新的分支:电磁流体力学、生物流体力学化学流体力学、地球流体力学高温气体动力学、非牛顿流体力学爆炸力学、流变学、计算流体力学等排球足球网球游泳赛艇铁饼高尔夫球赛跑赛车标枪乒乓球羽毛球大部分竞技体育项目与流体力学有关课程地位工程流体力学是一门重要的专业基础课程，它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程的学习将有利于数理、力学基础知识的巩固与提高，培养分析、解决实际问题的能力，为专业课程的学习打下坚实基础。数理、力学基础课程流体力学专业基础课程学科有关专业课程水、气流动的基本规律环境工程中的通风、通水燃烧中的空气动力学污染物在大气中的扩散环境工程专业中的流

6、体力学问题：城市防洪工程设计、城市给排水管网设计水塔高度的计算、水泵的选择等热的供应、空气的调节、燃气的输配排毒除湿、除尘降温的计算等室内给排水设计、地基降水和抗渗设计桥涵孔径水力设计、隧道地下工程的通风等土木工程专业中的流体力学问题：通风系统工程设计、通风管网设计供、排水系统的设计、排水泵的选择等压气的供应、压气的输配充填系统的设计、充填料的选择、输运选矿厂中的应用采矿工程专业中的流体力学问题：流体力学的萌芽，是自距今约2200年以前，西西里岛的希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文开始的。他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。流体力学的主要发展是从牛顿时代开始的，1687

7、年牛顿在名著《自然哲学的数学原理》中讨论了流体的阻力、波浪运动等内容，使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。此后，流体力学的发展主要经历了三个阶段：§1.1.2流体力学发展历史1.萌芽期：2.发展期：奠基人是瑞士数学家伯努利(Bernoulli，D．)和他的亲密朋友欧拉(Euler，L.)。1738年，伯努利推导出了著名的伯努利方程，欧拉于1755年建立了理想流体运动微分方程，以后纳维(Navier,C.H.)和斯托克斯(Stokes，G．G．)建立了粘性流体运动微分方程。拉格朗日（Lag