流體動(dòng)力學(xué)藥用物理學(xué)課件

物理學(xué)(Physics)物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)相互作用物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律物理學(xué)是研究自然界基本規(guī)律的科學(xué)?！拔铩敝肝镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，“理”指物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、變化規(guī)律?，F(xiàn)代觀點(diǎn)認(rèn)為物理學(xué)主要研究物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)，或物質(zhì)世界及其各部分之間的相互作用，或物質(zhì)的基本組成及它們的相互作用。緒論一、物理學(xué)及其研究對(duì)象基本運(yùn)動(dòng)形態(tài)：

機(jī)械運(yùn)動(dòng)（力學(xué)）；電磁運(yùn)動(dòng)（電磁學(xué)）；熱運(yùn)動(dòng)（熱學(xué)）；微觀粒子運(yùn)動(dòng)（量子力學(xué)）。

它們是生命、遺傳、思維等更高級(jí)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。緒論（1）牛頓力學(xué)或經(jīng)典力學(xué)研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。（2）熱力學(xué)研究溫度、熱、能量守恒以及熵原理等。（3）電磁學(xué)研究電、磁以及電磁輻射。（4）相對(duì)論研究高速運(yùn)動(dòng)、引力、時(shí)間和空間等。（5）量子力學(xué)研究微觀世界。物理學(xué)的發(fā)展歷史（五大基本理論）緒論第一節(jié)描述流體運(yùn)動(dòng)的基本概念牛頓

IsaacNewton1642-1727第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)（1）牛頓力學(xué)或經(jīng)典力學(xué)研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。●電磁學(xué)(Electromagnetism)泊肅葉定律斯托克斯定律學(xué)習(xí)時(shí)不要拘泥于一本教材，還應(yīng)閱讀必要的參考書。稱為沿y方向(與流速方向垂直)的速率梯度.第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用重度單位為牛頓·米－3(N·m－3)樹立正確的世界觀,培養(yǎng)崇高科學(xué)精神。第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)微觀粒子運(yùn)動(dòng)（量子力學(xué)）。如何思考事物，做出判斷，如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象。物理學(xué)的發(fā)展歷史（五大基本理論）●牛頓經(jīng)典力學(xué)理論(Mechanics)17世紀(jì)伽利略、開普勒、牛頓研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律及關(guān)于時(shí)空相對(duì)性的規(guī)律開普勒

JohannesKepler(1571-1630)牛頓

IsaacNewton1642-1727伽利略（GalileoGalilei，1564-1642）緒論現(xiàn)代意義下的物理學(xué)的誕生始于17世紀(jì)后半葉。伽利略、開普勒等科學(xué)家為經(jīng)典力學(xué)和天體力學(xué)所作的奠基性貢獻(xiàn)，揭開了人類對(duì)自然界進(jìn)行科學(xué)探索的嶄新篇章。愛(ài)因斯坦在《物理學(xué)的進(jìn)化》中評(píng)論說(shuō)“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的可行的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。”牛頓在他們工作的基礎(chǔ)上建立了完整的經(jīng)典力學(xué)理論，特別是1687年發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)大廈的建成。緒論●熱力學(xué)(Thermodynamics)18-19世紀(jì)卡特、焦耳、開爾文、卡諾研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律及其宏觀表現(xiàn)，建立了宏觀的熱力學(xué)理論。玻爾茲曼、克勞修斯、吉布斯等建立了說(shuō)明熱現(xiàn)象的氣體分子動(dòng)力理論即統(tǒng)計(jì)物理學(xué)（分子物理學(xué)）。緒論●電磁學(xué)(Electromagnetism)18-19世紀(jì)庫(kù)侖、法拉第、麥克斯韋、赫茲等研究電磁現(xiàn)象、物質(zhì)的電磁運(yùn)動(dòng)規(guī)律及電磁輻射等規(guī)律，建立完備的電磁學(xué)理論。麥克斯韋(1831-1879)庫(kù)侖

(1736.6~1806.8)赫茲(1857～1894)緒論至此，以牛頓定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理、電磁學(xué)構(gòu)成了經(jīng)典物理學(xué)的宏偉大廈。但是……

19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，物理學(xué)界的三大發(fā)現(xiàn)倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，貝可勒爾發(fā)現(xiàn)放射性。以及著名的兩朵烏云麥克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的零結(jié)果熱輻射實(shí)驗(yàn)的紫外災(zāi)難一系列與經(jīng)典物理的預(yù)言極不相容的事實(shí)緒論●相對(duì)論(Relativity)

愛(ài)因斯坦于1905年提出了狹義相對(duì)論，1915年提出了廣義相對(duì)論研究物體的高速運(yùn)動(dòng)效應(yīng)以及相關(guān)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律●量子力學(xué)(Quantummechanics)20世紀(jì)普朗克、玻爾、薛定諤、海森堡、狄拉克

研究微觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象以及基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律緒論物理學(xué)的研究范圍E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27上窮碧落下黃泉，兩處茫茫都可見(jiàn)！原子太陽(yáng)高山太陽(yáng)系最近恒星的距離銀河系超星系團(tuán)星系團(tuán)哈勃半徑DNA長(zhǎng)度最小的細(xì)胞人類原子核粒子緒論二、物理學(xué)與技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系（3）物理學(xué)突破導(dǎo)致技術(shù)和生產(chǎn)力大飛躍。（1）物理學(xué)廣泛應(yīng)用,體現(xiàn)了物理規(guī)律普適性。（2）物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ),技術(shù)革命的源泉。緒論三、物理學(xué)的研究與學(xué)習(xí)方法

物理學(xué)是整個(gè)自然科學(xué)的基礎(chǔ)．對(duì)于任何專業(yè)，大學(xué)基礎(chǔ)物理課的目的，都是使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的內(nèi)容和方法，工作語(yǔ)言、概念和物理圖象，其歷史、現(xiàn)狀和前沿等方面，從整體上有個(gè)全面的了解．這是一門培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)思維方法和科學(xué)研究能力的重要基礎(chǔ)課。緒論

力圖把傳授知識(shí)、思想、方法三者放在同等重要的地位。加強(qiáng)對(duì)科學(xué)思維方式、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)習(xí)時(shí)不要拘泥于一本教材，還應(yīng)閱讀必要的參考書。要學(xué)好物理學(xué)還必須重視物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)使用儀器，掌握一些測(cè)量技能。希望通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們不僅掌握必要的物理知識(shí)，還能提高科技素養(yǎng)。樹立正確的世界觀,培養(yǎng)崇高科學(xué)精神。使用教材：《藥用物理學(xué)》江西高校出版社，章新友主編。緒論怎樣學(xué)習(xí)物理學(xué)著名物理學(xué)家費(fèi)曼說(shuō)：科學(xué)是一種方法。它教導(dǎo)人們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現(xiàn)在了解到了什么程度，如何對(duì)待疑問(wèn)和不確定性，證據(jù)服從什么法則；如何思考事物，做出判斷，如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象。著名物理學(xué)家愛(ài)因斯坦說(shuō)：

發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷地一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)當(dāng)把專業(yè)知識(shí)放在首位。如果一個(gè)人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考和工作，他必定會(huì)找到自己的道路，而且比起那種主要以獲得細(xì)節(jié)知識(shí)為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來(lái)，他一定會(huì)更好地適應(yīng)進(jìn)步和變化。重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容

重點(diǎn)學(xué)習(xí)第二章流體動(dòng)力學(xué)，第三章分子物理學(xué)，第四章靜電場(chǎng)，第六章電磁現(xiàn)象，第八章波動(dòng)光學(xué)，第九章藥用光學(xué)儀器的基本原理（選講）。教學(xué)環(huán)節(jié)授課；習(xí)題課；討論課；演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)《物理學(xué)實(shí)驗(yàn)》課學(xué)習(xí)。

自學(xué),做階段總結(jié)，寫心得體會(huì)。教學(xué)安排：理論課＋實(shí)驗(yàn)課（詳見(jiàn)教學(xué)日歷）1、平時(shí)作業(yè)、考勤、實(shí)驗(yàn)占30％2、期末考試占70％考核方式：

幾點(diǎn)要求：

1.從提升自身科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)出發(fā)，快樂(lè)學(xué)習(xí)！

2.認(rèn)真對(duì)待每一堂課，課前預(yù)習(xí)，課后習(xí)題，做到學(xué)有所得。

3.適當(dāng)閱讀一些參考書，更廣泛了解相關(guān)知識(shí)。

4.實(shí)驗(yàn)課前完成預(yù)習(xí)報(bào)告，預(yù)備知識(shí)物理學(xué)中,為了方便描述各物理量,常常選擇一些物理量作為基本量.在國(guó)際單位制中,七個(gè)基本量及其單位：長(zhǎng)度(m),質(zhì)量(kg),時(shí)間(s)，電流強(qiáng)度（A），熱力學(xué)溫標(biāo)（K），物質(zhì)的量（mol）,發(fā)光強(qiáng)度（cd）

導(dǎo)出量：由基本單位導(dǎo)出的量,如速度、力、加速度等.

量綱式：表示一個(gè)物理量的單位與基本量單位關(guān)系的式子.三個(gè)力學(xué)基本量的量綱分別為L(zhǎng),M,T.1單位與量綱雷諾(OsborneReynolds1842-1912)英國(guó)力學(xué)家、物理學(xué)家、工程師.●電磁學(xué)(Electromagnetism)如圖所示為三條坐標(biāo)軸(x軸、y軸、z軸)相互垂直的直角坐標(biāo)系.認(rèn)真對(duì)待每一堂課，課前預(yù)習(xí)，課后習(xí)題，做到學(xué)有所得。高爾夫球表面光滑還是粗糙？●熱力學(xué)(Thermodynamics)（4）相對(duì)論研究高速運(yùn)動(dòng)、引力、時(shí)間和空間等。第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)氣體與液體沒(méi)有一定的形狀,各部分之間極易發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),具有流動(dòng)性,因而被統(tǒng)稱為流體.第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用流體的重度：流體單位體積內(nèi)的重量v1ΔS1=v2ΔS2第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用只在穩(wěn)定流動(dòng)情況下，它才與各處質(zhì)元運(yùn)動(dòng)軌跡重合；如,力的量綱為：量綱的意義：獲取導(dǎo)出量與基本量之間的關(guān)系；檢驗(yàn)公式的正確性；進(jìn)行單位換算或確定比例系數(shù)的單位等.加速度的量綱為：速度的量綱為：物理量(physicalquantity)描寫物理事件的量稱為物理量.

常用的物理量：標(biāo)量(scalar)：只有大小沒(méi)有方向的物理量,如溫度、能量、質(zhì)量；矢量(vector)：既有大小又有方向且只有一個(gè)方向的物理量,如速度、加速度；張量(tensor)：既有大小又有方向,并且不止一個(gè)方向的物理量,方向個(gè)數(shù)稱為張量的階.

2物理量及其表述

質(zhì)點(diǎn)(masspoint)

任何物體都有一定的大小和形狀,但當(dāng)物體的大小和形狀在所描寫的運(yùn)動(dòng)中所起的作用可以忽略不計(jì)時(shí),我們就把它看作是一個(gè)只有質(zhì)量而沒(méi)有大小和形狀的點(diǎn),稱為質(zhì)點(diǎn).坐標(biāo)系(coordinatesystem)

描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)需要另一個(gè)物體作為參考,這個(gè)被選定的參考物體稱為參考系.為了定量地描寫物體運(yùn)動(dòng)的位置以及位置隨時(shí)間的變化,在三維空間中,需要標(biāo)出三個(gè)獨(dú)立的量來(lái)唯一地確定一點(diǎn)的位置.如圖所示為三條坐標(biāo)軸(x軸、y軸、z軸)相互垂直的直角坐標(biāo)系.OyxzP(x,y,z)矢量及其運(yùn)算

矢量的表示：用上方帶有箭頭的字母或黑體字表示.

矢量的加法：兩矢量和仍為一矢量,即

矢量的減法：

矢量的加減法服從平行四邊形法則和三角形法則.

平行四邊形法則和三角形法則當(dāng)兩矢量同向時(shí),點(diǎn)積結(jié)果數(shù)值最大；當(dāng)兩矢量反向時(shí),點(diǎn)積結(jié)果數(shù)值最??；當(dāng)兩矢量垂直時(shí),點(diǎn)積結(jié)果為0.

矢量的標(biāo)積(點(diǎn)積)——矢量A在矢量B上的投影與矢量B大小的乘積,即矢量的乘法：標(biāo)積(點(diǎn)積)和矢積(叉積)

矢量的矢積(叉積)——結(jié)果仍為一矢量,大小等于

C=ABsin,方向垂直于矢量A與B構(gòu)成的平面,并服從右手螺旋法則,即當(dāng)兩個(gè)矢量平行時(shí),叉積結(jié)果為零；當(dāng)兩個(gè)矢量垂直時(shí),叉積結(jié)果最大.

根據(jù)叉積運(yùn)算定義,可以得到如下結(jié)果：質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的位移與時(shí)間的比值叫做質(zhì)點(diǎn)在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度(meanvelocity),即質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)間內(nèi)所走過(guò)的路程s與t的比值稱為質(zhì)點(diǎn)在這段時(shí)間內(nèi)的平均速率(meanspeed),即

微積分瞬時(shí)速度(instantaneousvelocity)

：平均速度的極限,即速率(speed)

：速度的大小,即積分f(x)xxx+ΔxΔS=Δx·f(x)小貝的香蕉球動(dòng)物與流線型高爾夫球表面光滑還是粗糙？高爾夫球運(yùn)動(dòng)起源于15世紀(jì)的蘇格蘭,當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為表面光滑的球飛行阻力小,因此用皮革制球.

后來(lái)發(fā)現(xiàn)表面有很多劃痕的舊球反而飛得更遠(yuǎn),這個(gè)謎直到20世紀(jì)建立流體力學(xué)邊界層理論才得以解開.

現(xiàn)代高爾夫球早期高爾夫球第二章流體動(dòng)力學(xué)第二章流體動(dòng)力學(xué)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念1伯努利方程及應(yīng)用2實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)3泊肅葉定律斯托克斯定律34第一節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念氣體與液體沒(méi)有一定的形狀,各部分之間極易發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),具有流動(dòng)性,因而被統(tǒng)稱為流體.流體的特性：流動(dòng)性、連續(xù)性、黏滯性、可壓縮性一、理想流體

黏滯性實(shí)際流體流動(dòng)時(shí),速度不同的層與層之間存在阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力,流體的這種性質(zhì)稱為流體的黏滯性.流速大的一層給流速小的一層以拉力,流速小的一層給流速大的一層以阻力.流體的黏滯性第一節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念理想流體：絕對(duì)不可壓縮又完全沒(méi)有黏滯性的流體流體的重度：流體單位體積內(nèi)的重量流體的密度：流體單位體積內(nèi)的質(zhì)量密度單位為千克·米－3

(kg·m－3)重度單位為牛頓·米－3(N·m－3)第一節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念二、理想流體的穩(wěn)定流動(dòng)、流線和流管穩(wěn)定流動(dòng)：流體流過(guò)的區(qū)域內(nèi)，各點(diǎn)上的流速都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)狀態(tài)。

流線

在流場(chǎng)中畫出的一些曲線,曲線上任意一點(diǎn)的切線方向,與流過(guò)該點(diǎn)流體速度方向一致.流線

第一節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念

流體流過(guò)不同形狀障礙物的流線注意！流線是同一時(shí)刻沿許多質(zhì)元流速方向描繪出的曲線，而不是在一段時(shí)間內(nèi)某一個(gè)流體質(zhì)元的運(yùn)動(dòng)軌跡；只在穩(wěn)定流動(dòng)情況下，它才與各處質(zhì)元運(yùn)動(dòng)軌跡重合；在任一時(shí)刻任何兩條流線不會(huì)相交。第一節(jié)描述流體運(yùn)動(dòng)的基本概念在流體流過(guò)的空間，劃出一個(gè)任意橫截面S，通過(guò)它四周的許多流線所圍成的管狀區(qū)域流管穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)：流線不隨時(shí)間改變,不同時(shí)刻的流線不相交;流管形狀也不隨時(shí)間改變,流管內(nèi)的流體不會(huì)流出到管外,流管外的流體不會(huì)流入到管內(nèi).流管第一節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念三、不可壓縮流體的連續(xù)性方程連續(xù)性方程推導(dǎo)其中Q

m稱為質(zhì)量流量,此式稱為定常流動(dòng)的連續(xù)性方程,也稱為質(zhì)量流量守恒定律.第一節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念對(duì)于不可壓縮流體,

為常量,則有

v1ΔS1=

v2Δ

S2

Q

v=

v

Δ

S=恒量

式中Q

v稱為體積流量.該式稱為體積流量守恒定律.

Q

g=

γv

Δ

S=恒量

式中Q

g稱為重量流量.該式稱為重量流量守恒定律.

由連續(xù)性方程可知:

(1)不可壓縮流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí),流管的任一垂直截面積與該處的平均流速的乘積為一恒量.(2)同一流管,截面積較大處流速小;截面積較小處流速較大.第一節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念動(dòng)脈系統(tǒng)毛細(xì)管系統(tǒng)靜脈系統(tǒng)心臟

人體血液循環(huán)示意圖

血液循環(huán)血液流速與血管總截面積的關(guān)系第一節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的基本概念第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用1738年伯努利(D.Bernoulli)出版《流體動(dòng)力學(xué)》，提出了著名的伯努利方程.丹·伯努利(DanielBernoull,1700-1782)瑞士科學(xué)家.第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用一、伯努力方程壓力所做的功：功能原理：第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用例：在一樓水管的某截面處,水流的速度為2.0m/s，壓強(qiáng)為3.5×105Pa,管的內(nèi)徑為20mm,水沿水管流到三樓某一截面時(shí),管的內(nèi)徑為10mm,此截面比一樓的那個(gè)截面高10m,求該截面處的流速和壓強(qiáng).伯努力方程與連續(xù)性方程聯(lián)合運(yùn)用,可以解決流體流動(dòng)的許多實(shí)際問(wèn)題.解：沿水管內(nèi)壁取一流管,第一截面選在一樓某截面處,用S1表示,該處流速為v1=2.0m/s,壓強(qiáng)為p1=3.5×105Pa,管徑為d1=20mm,高度為h1=0.第二截面選在三樓的某截面處,用S2表示,其內(nèi)徑為d2=10mm,高度為h2=10m.第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用根據(jù)伯努力方程有解：根據(jù)連續(xù)性方程:

得得1.空吸作用SASBSC*應(yīng)用：噴霧器、水流抽氣機(jī)等。*當(dāng)B處流速很大時(shí),B處的壓強(qiáng)很小,以至于小于大氣壓時(shí),容器中的液體因受到大氣壓的作用吸到B處被水平管中的流體帶走?！瘴饔糜捎冢篭第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用二、伯努利方程的應(yīng)用

地鐵安全線

水流抽氣機(jī)原理伯努利管第二節(jié)理想流體的伯努利方程及其應(yīng)用

香蕉球原理只平動(dòng)(向下)只旋轉(zhuǎn)平動(dòng)加旋轉(zhuǎn)第二節(jié)理想流體的伯努利方程及其應(yīng)用

流速與高度的關(guān)系在自然界、工程技術(shù)和我們的日常生活中,存在著許多與容器排水相關(guān)的問(wèn)題,如水庫(kù)放水(瀉洪與發(fā)電)、水塔經(jīng)管道向城市供水及用吊瓶給患者輸液等,其共同的特點(diǎn)是液體從大容器經(jīng)小孔流出.

水庫(kù)大壩

水電站第二節(jié)理想流體的伯努利方程及其應(yīng)用小孔流速

第二節(jié)理想流體的伯努利方程及其應(yīng)用2.流量計(jì)（汾丘里流量計(jì)）hS112S2聯(lián)立可得第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用3.流速計(jì)BAh1h2v①液體流速測(cè)量第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用②氣體流速測(cè)量皮托管

hAB第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用壓強(qiáng)與高度的關(guān)系若流管中流體的流速不變或流速的改變可以忽略時(shí),伯努利方程可以直接寫成或第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用4.體位對(duì)血壓的影響(低位血壓高，高位血壓低)第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用

層流一.實(shí)際流體的黏滯性、動(dòng)力黏度

甘油緩慢流動(dòng)管內(nèi)甘油的流動(dòng)是分層的,這種流動(dòng)稱為層流(laminarflow).層流示意圖第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)流體層流時(shí),流動(dòng)穩(wěn)定,相鄰各層以不同的速度作相對(duì)運(yùn)動(dòng),彼此不相混合.

這對(duì)作用力為流體的內(nèi)摩擦力,也稱為黏性力.流體的黏性力第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)

牛頓黏滯定律黏度黏性流體作層流時(shí),速度的逐層變化可以用速度梯度來(lái)定量表示.相距y的兩流層的速率差為v,則

表示這兩層之間的速率變化率.稱為沿y方向(與流速方向垂直)的速率梯度.第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)二、實(shí)際流體的伯努利方程

稱為損失壓頭，表示單位重量的實(shí)際流體在流動(dòng)過(guò)程中克服阻力所作的功循環(huán)系統(tǒng)各類血管中的血壓第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)三、片流、湍流、雷諾數(shù)雷諾實(shí)驗(yàn)裝置小流量第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)中流量雷諾實(shí)驗(yàn)裝置第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)雷諾實(shí)驗(yàn)裝置大流量第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)

湍流黏性流體作層流時(shí),層與層之間僅作相對(duì)滑動(dòng)而不混合.但當(dāng)流速逐漸增大到某種程度時(shí),層流的狀態(tài)就會(huì)被破壞,出現(xiàn)各流層相互混淆,外層的流體粒子不斷卷入內(nèi)層,流動(dòng)顯得雜亂而不穩(wěn)定,甚至?xí)霈F(xiàn)渦旋,這種流動(dòng)稱為湍流(turbulentflow).

核爆蘑菇云火山爆發(fā)第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)

雷諾系數(shù)雷諾(O·Reynolds)最早對(duì)湍流現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)研究,

1883年他通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn),證實(shí)了流體在自然界存在兩種迥然不同的流態(tài),層流和湍流.雷諾

(OsborneReynolds1842-1912)英國(guó)力學(xué)家、物理學(xué)家、工程師.第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)雷諾在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),玻璃直圓管道中的黏性液體,其流動(dòng)狀態(tài)是層流還是湍流主要取決于比例系數(shù)(后人稱之為雷諾數(shù),Reynoldsnumber)Re的大小.式中

液體的密度,d為管道的特征長(zhǎng)度,

v是液體的平均流速,

是液體的黏性系數(shù).第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)雷諾數(shù)是一個(gè)無(wú)量綱的純數(shù),它是鑒別黏性流體流動(dòng)狀態(tài)的唯一的一個(gè)參數(shù).

實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)于剛性直圓管道中的黏性流體:

Re＜2000時(shí),流體作層流;

Re＞3000時(shí),流體作湍流;2000＜Re＜3000時(shí),流體可作層流,也可作湍流,稱為過(guò)渡流.煙縷由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?/p>

第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)Re

<<1

Re=1.54Re>9.6Re=2000

不同雷諾數(shù)的圓柱繞流流場(chǎng)第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)

飛機(jī)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)汽車的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)袖帶法測(cè)量血壓原理第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)四、泊肅葉定律、斯托克斯定律細(xì)流管中的總流量與流體的動(dòng)力黏度成反比，與管的長(zhǎng)度成反比，與管梁端的壓強(qiáng)差成正比，與管子半徑的四次方成正比。泊肅葉定律第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)泊肅葉定律的推導(dǎo)第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)邊界條件：計(jì)算管中的流量：第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)不同流阻的管道串聯(lián)不同流阻的管道并聯(lián)流阻第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)奧氏黏度計(jì)比較法：第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)后來(lái)發(fā)現(xiàn)表面有很多劃痕的舊球反而飛得更遠(yuǎn),這個(gè)謎直到20世紀(jì)建立流體力學(xué)邊界層理論才得以解開.伯努力方程與連續(xù)性方程聯(lián)合運(yùn)用,可以解決流體流動(dòng)的許多實(shí)際問(wèn)題.（4）相對(duì)論研究高速運(yùn)動(dòng)、引力、時(shí)間和空間等。但當(dāng)流速逐漸增大到某種程度時(shí),層流的狀態(tài)就會(huì)被破壞,出現(xiàn)各流層相互混淆,外層的流體粒子不斷卷入內(nèi)層,流動(dòng)顯得雜亂而不穩(wěn)定,甚至?xí)霈F(xiàn)渦旋,這種流動(dòng)稱為湍流(turbulentflow).第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)矢量的加法：兩矢量和仍為一矢量,即第二節(jié)伯努利方程及其應(yīng)用氣體與液體沒(méi)有一定的形狀,各部分之間極易發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),具有流動(dòng)性,因而被統(tǒng)稱為流體.（4）相對(duì)論研究高速運(yùn)動(dòng)、引力、時(shí)間和空間等。實(shí)驗(yàn)通過(guò)《物理學(xué)實(shí)驗(yàn)》課學(xué)習(xí)。開普勒

JohannesKepler(1571-1630)稱為損失壓頭，表示單位重量的實(shí)際流體在流動(dòng)基本運(yùn)動(dòng)形態(tài)：

機(jī)械運(yùn)動(dòng)（力學(xué)）；矢量的加法：兩矢量和仍為一矢量,即斯托克斯阻力公式1851年斯托克斯研究了小球在粘性很大的液體中緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的阻力問(wèn)題,給出計(jì)算阻力的公式斯托克斯

(G.G.Stokes,1819-1903)英國(guó)力學(xué)家、數(shù)學(xué)家.第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)若小球的密度為

,流體的密度為

′

,則小球所受的重力為

,浮力為

,黏性摩擦阻力為

6rvT,小球達(dá)到終極速度時(shí),三力平衡,有

終極速度第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)離心分離用代替g第三節(jié)實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)基本運(yùn)動(dòng)形態(tài)：

機(jī)械運(yùn)動(dòng)（力學(xué)）；電磁運(yùn)動(dòng)（電磁學(xué)）；熱運(yùn)動(dòng)（熱學(xué)）；微