最新10黏性流体解析PPT课件.ppt

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1、10黏性流体解析理想流体的运动黏性流体的运动本章内容(二)上节回顾：1.概念准备：流体，理想流体，稳定流动，流线，流管。2.流体力学的研究对象：流管及其性质。3.理想流体的连续性方程：S1v1=S2v2；S1v1=S2v24.伯努利方程：流量计、流速计、喷雾计等、………………5.伯努利方程的应用:4.速度梯度(velocitygradient):xx+dxvv+dvxzdv/dx表示垂直速度方向相距单位距离的液层间的速度差,叫做该处的速度梯度。单位:s15.牛顿黏滞定律:黏性力F的大小与其分布的面积

2、S成正比,与该处的速度梯度成正比,即:1)称作黏度系数(coefficientofviscosity)或黏度，单位:Pa·s3)还与温度有关液体:t↑,↓气体:t↑,↑2)与流体种类有关,不同的物质有不同的黏度。（参见下表table4-1）表4-1几种流体的黏度系数流体T(C)(103Pa·s)流体T(C)(105Pa·s)水01.792空气01.71201.005201.82400.6561002.17酒精01.77氢气200.88201.192511.30蓖麻油7.51225

3、.0氦气201.9650122.7甲烷201.10血浆371.0~1.4CO2201.47血清370.9~1.23202.71)应变(strain):当物体受到应力作用时其长度、形状、体积变化的相对量称为应变.x线应变:切应变:体应变:切变率:切应变随时间的变化率,描述变形速率,(strainrate)单位:s16.应变、应力、弹性模量2)应力(stress):作用于物体内单位面积上的弹性力。3)弹性模量(modulusofelasticity)正应力(拉伸与压缩):切应力(shearingstr

4、ess):体应力(volumestress)p:杨氏模量(youngmodulus)Y:切变模量(shearmodulus)G:体变模量(bulkmodulus)K:7.牛顿黏滞定律的第二种表述:dxtdv黏滞流体的切变力等于其黏度系数乘以切变率F2.湍流(turbulentflow)随着速度的增加,流体可能向各个方向流动,各流体层相互混淆,而且可能出现旋涡.1)Re<1000,层流;2)Re>1500,湍流;3)1000

5、.雷诺数(Reynoldnumber)1.层流（Laminarflow）二、层流、湍流、雷诺数v小对v大有阻力.相互作用的拉力和阻力就是内摩擦力.黏性流体的分层流动,在流管中各流体层之间只做相对滑动而不混合；同一层:v相同;不同层:v不同.v大对v小有拉力;即水在圆管的流速小于0.18m/s时才能保持稳定的层流。而通常水在管道中的流速约为每秒几米，可见水在管道中的流动一般都是湍流。则有:已知在0C时水的黏滞系数Pa·s，若保证水在直径d=2.0102m的圆管中作稳定的层流，要求水流速度不超过多少？保

6、证水在圆管中作稳定的层流，雷诺数Re应小于2000，即解法提要；黏性流体的运动规律三、黏性流体的伯努利方程E:单位体积不可压缩的黏性流体由XY处运动到X’Y’处的过程中,克服层与层之间的内摩擦力所做的功或所消耗的能量。理想流体:实际流体:——不可压缩的黏性流体做稳定流动的基本规律黏性流体的运动规律不可压缩的粘性流体在水平均匀圆管中的运动：h1h2h3aaaa黏性流体在水平均匀圆管中沿着流体流动方向，其压强的降落与各支管到容器的距离成正比，这可以解释管网中的水压问题。四、泊肃叶定律黏性流体的运动规律

7、1.条件:不可压缩的牛顿黏性流体在水平圆管中做稳定层流。Re<1000,层流;r↑,v↓,轴心,vmax;管壁,vmin0①流量与压强梯度PressureGradient成正比;②流量与管半径四次方成正比.2.定律:1)实验结果:1842年,法国医学家Poiseuille研究血液在血管中的流动得知:2)理论推导:1852年,Wiedmann推导成功,并确定比例系数,公式为：使用条件:不可压的黏性流体做稳定流动。黏性流体的运动规律创造了用水银压力计测量狗主动脉血压的方法研究了血液的黏滞性流动建立了黏滞流动

8、的泊肃叶公式泊肃叶(Poiseuille,1778-1869)法国医生及生理学家血压测量1733年英国牧师黑尔斯(R.S.Hales,1677-1761)完成最早的血压测量1856年医生们开始用这种方法测量人的血压2)任意层速度分布:4)整个管中的流量:3)任一流层的流量:LRp2p1F1F2rdrp2p1F1F2r3.泊肃叶定律推导:1)研究对象及受力分析:半径为r,长度为L,与管共轴圆柱形流体元受F1,F2,和其周围流体黏