流体力学第一章ppt课件.ppt

《流体力学第一章ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1.7连续流体中的牛顿力学什么是理想流体？无固定形状、可流动、不可压缩的（密度一定）并且无黏性流体是液体和气体的总称，可以发生形状和大小的改变。其特征是具有流动性，即连续流体内部各部分之间可以有相对运动；一般的流体都是可压缩的，是有黏性的；※对于连续流体，我们取“质元”代替“质点”.质元是有质量的体积元。※被分开的两部分流体之间的作用力与反作用力※流体内部各部分之间的相互作用的内力，不再看成是作用与一个个离散的质点上，而是看成作用在质元的表面上.作用在单位面积上的力称为应力剪应力正应力流体压强一.静止流体中的牛顿力学

2、※每一个流体元受力平衡※流体都是可压缩的，气体容易压缩，液体就难一些。于此我们只讨论流体的机械运动，不涉及热力学问题（压缩引起内能变化等），所以研究的流体都假定是不可压缩的。※不可压缩流体密度是常量，基础仍然是牛顿定律。※两个质元的作用力垂直接触面，是垂直压力流体内部某点处压强可确定通过改点任意截面两旁流体的相互作用力1.静流体内部一点压强2.静流体的基本公式例题：一水库的水坝长L，坡度角为θ，水深H，求水对水坝的压力。取大气压为P0，水的密度ρ。解：取狭长条上p相等1.7.1.2液体的表面现象1.表面张力α：表面张

3、力系数表示沿单位长度分界线两侧液面的相互拉力（3）表面张力系数实验测定（2）表面张力计算（4）表面能（5）表面张力存在分析分子力是保守力液体表面分子间距较大表面分子受力不为零表面张力是使液面处于极小例1.34取水银的密度，表面张力系数（和空气为界），为了使质量为的水银滴在空气中等温散布成半径为的小水银滴，需要做多少功？解：表面积增加需要外力做功设水银滴为球状，大的半径为R，小的半径为r总质量不变面积增量需做功大滴半径小滴数量2.弯曲液体表面内外压强差——附加压强（1）球形液面附加压强内例1.35有一半径为R的球形肥皂

4、泡，如图。试求液膜内外两点A、C的压强差。解：液膜有内外两个表面。因液膜很薄，内外表面的半径都看作是R。内表面外表面皂泡内外压强差★任意形状的弯曲液面某处的附加压强拉普拉斯公式对于凸球形液面对于凹球形液面对于凸圆柱形液面3.毛细现象接触角θ毛细现象是由表面张力和接触角所决定。仅适用于圆截面毛细管。例题：在内半径r的毛细管中注水，在管的下端形成一凸形球状液面，曲率半径R；管内上部形成凹形球状液面，设其曲率半径与管的内半径相同。已知水的表面张力系数α，求管中水柱的高度。解：球形液面附加压强公式流体静力学的基本公式联立可得

5、管中水柱的高度1.7.2流体动力学分析方法有：拉格朗日方法、欧拉法流线流管定常流动不定常流动1.7.2.1连续性方程流管非常细，截面上流速相等流体不可压缩，ρ为常量或者连续性方程物理实质体现了流体在流动中质量守恒。1.7.2.2伯努利方程1.理想流体内摩擦力黏滞性流体我们把不可压缩的无黏滞性流体称为理想流体2.理想流体定常流动中的功能原理伯努利方程在作定常流动的理想流体中任取一细流管外力做功根据功能原理细流管内的任意点有是理想流体作定常流动时的动力学规律伯努利方程在工程上，伯努利方程经常写成水平流管或气体中高度差效应

6、不显著的情况3.伯努利方程的应用★小孔流速根据伯努利方程有小孔流速为计算小孔流量虹吸管伯努利方程B处流速为★流量计根据伯努利方程有根据连续性原理可得流量为★流速测量A点称为驻点伯努利方程待测流速为河道水速简单测量1.7.2.3弯管中流体的反作用力质点系的动量定理由于定常流动由体积流量定义由连续性原理流体流量为转弯流体对管壁的反作用大小为方向为图中所示沿450线指向管壁1.7.3黏滞流体的流动自然界存在着两种不同的流态：层流和湍流1.7.3.1黏滞流体层流规律1.流体的黏滞性两层流体之间的黏滞力牛顿黏滞定律黏滞性的影响

7、因素2.伯努利方程的修正当黏滞性流体作定常流动时，必须考虑由内摩擦引起的能量损耗。伯努利方程应修正为沿程能量损失粗细均匀的水平细流管两端开口的坚直管中定常流动3.两个著名公式无限长刚性圆管内稳定层流的粘滞性规律。(1)泊肃叶公式水平方向受力平衡即有这就是管中径向流速分布圆环面积的流量为泊肃叶公式总流量为(2)斯托克斯公式考虑流体有黏滞性，固体在黏滞流体中运动会受到两种阻力：黏滞阻力、压差阻力。斯托克斯公式小球在黏滞流体中匀速下降，受力平衡沉降速率1.7.3.2流体的湍流与雷诺数雷诺数临界雷诺数：