流體力學(xué)課件1章

1、流體力學(xué)是研究流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要分支。流體力學(xué)研究的對象液體和氣體。流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)的研究方法作用在流體上的力流體的主要力學(xué)性質(zhì)流體力學(xué)的模型返回返回返回返回返回返回流體力學(xué)與相關(guān)的鄰近學(xué)科相互滲透，形成很多新分支和交叉學(xué)科返回返回返回返回下一節(jié)),(limZYXmFfBMV1.質(zhì)量力：作用在所研究的流體質(zhì)量中心，與質(zhì)量成正比重力慣性力單位質(zhì)量力返回mFXBxMVlimmFYByMVlimmFZBzMVlim重力gmmgZ0mGXx0mGYy), 0 , 0(),(gZYXgmGZZAFA0lim2.表面力：外界對所研究流體表面的作用力，作用在外 表面，與

2、表面積大小成正比應(yīng)力切線方向：切向應(yīng)力剪切力內(nèi)法線方向：法向應(yīng)力壓強(qiáng)APpAAlimATAAlimFAFnF表面力具有傳遞性流體相對運(yùn)動(dòng)時(shí)因粘性而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力返回VmV0limVm3/1000mkg1.慣性密度常見的密度（在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）：4時(shí)的水20時(shí)的空氣容重（重度）比重g1v3/2 . 1mkg2.粘性：在外力作用下，流體微元間出現(xiàn)相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨之產(chǎn)生阻抗相對運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力微觀機(jī)制：分子間吸引力、分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量交換牛頓內(nèi)摩擦定律：切應(yīng)力：dzdvAT dzdvATdzdvATzvv+dvvxzdzya.速度梯度的物理意義角變形速度（剪切變形速度）dzdvdzdvdttgddd

3、tddzdvvdt(v+dv)dtdvdtdzd流體與固體在摩擦規(guī)律上完全不同正比于dv/dz正比于正壓力，與速度無關(guān)b.動(dòng)力粘度（系數(shù)）：與流體性質(zhì)有關(guān)PaS運(yùn)動(dòng)粘度（系數(shù)）：m/s)T(f)p,T(f微觀機(jī)制：液體吸引力T氣體熱運(yùn)動(dòng)T水的粘滯系數(shù)（一個(gè)大氣壓下）水的粘滯系數(shù)（一個(gè)大氣壓下）空氣的空氣的粘滯粘滯系數(shù)（一個(gè)大氣壓下）系數(shù)（一個(gè)大氣壓下）圖圖1.2 1.2 粘度隨溫度變化趨勢粘度隨溫度變化趨勢dv/dz牛頓流體o 牛頓流體服從牛頓內(nèi)摩擦定律的流體（水、大部分輕油、氣體等）c.牛頓流體與非牛頓流體0dv/dzo塑性流體 非牛頓流體 塑性流體克服初始應(yīng)力0后，才與速度梯度成正比（牙膏

4、、新拌水泥砂漿、中等濃度的懸浮液等）例：汽缸內(nèi)壁的直徑D=12cm，活塞的直徑d=11.96cm，活塞長度L=14cm，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度為1m/s，潤滑油的 =0.1Pas。求作用在活塞上的粘性力。解：dndvAT2053014011960m.dLAdndvNT5 .261051 . 0053. 03注意：面積、速度梯度的取法dDL131052/ )1196. 012. 0(012/ )(0sdDv例：旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計(jì)，外筒固定，內(nèi)筒轉(zhuǎn)速n=10r/min。內(nèi)外筒間充入實(shí)驗(yàn)液體。內(nèi)筒r1=1.93cm，外筒 r2=2cm，內(nèi)筒高h(yuǎn)=7cm，轉(zhuǎn)軸上扭距M=0.0045Nm。求該實(shí)驗(yàn)液體的粘度。解

5、：dydu602 nM注意：1.面積A的取法； 2.單位統(tǒng)一hnr1r21210rrr1Ar0045. 0211rhrsPa952. 0得3.壓縮（膨脹）性a.壓縮系數(shù) p在一定溫度下，密度的變化率與壓強(qiáng)的變化成正比dpdpdpdp/pE1體積模量（彈性模量）dpVdV /dVdpVEp10水在不同壓強(qiáng)下的壓縮系數(shù)水在不同壓強(qiáng)下的壓縮系數(shù)從表中可以看出，水的壓縮系數(shù)是很小的。如壓強(qiáng)由4000kPa增加到8000kPa時(shí)相對體積的變化為：2391021. 010)40008000(10515. 0pVVp該數(shù)值表明，此時(shí)水的相對體積的變化大約為0.2%。所以工程上一般可將液體視為不可壓縮的，即認(rèn)為液體的體積（或密度）與壓強(qiáng)無關(guān)dTVdVvb.膨脹系數(shù)v一個(gè)大氣壓下水的容重及密度一個(gè)大氣壓下水的容重及密度 理想氣體狀態(tài)方程RTpR氣體常數(shù)空氣R=8.31/0.029=287J/kgK 等溫過程：壓縮系數(shù) 等壓過程：膨脹系數(shù) 絕熱過程：壓縮系數(shù) 低速（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，v68m/s）氣流可按不可壓縮流體處理pdppdpdpdT1TdTTdTdTVdVp1pdppdpdpd1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的容重及密度標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的容重及密度ghr2cos21.表面張力：由分子的內(nèi)聚力引起單位：N/m發(fā)生在液氣接觸的周