《流体力学A 1-1讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学A 1-1讲解（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、流体力学A 任课教师：程友良 热能教研室 1 流体力学及其研究对象 学习这门课程的重要性和必要性 如何学好这门课程 其它事项 绪 论 绪 论 2 流体力学及其研究对象 力学：研究物体在各种力作用下移动和 平衡所具有规律的科学。 物体状态：固体、液体、气体和等离子 体。 流体：液体和气体的统称。 流体力学：研究流体在各种力作用下移 动和平衡所具有规律的科学。随着学科 本身的发展及其对工程实际背景的渗透 ，流体力学又产生出了许多新的分支。 绪 论 3 流体力学及其研究对象 力 学 固体力学 流体力学 静力学，运动学，动力学: 水动力学、气动力学或空气 力学，； 燃烧流体力学，环境流体力 学，计算流
2、体力学，。 绪 论 4 流体力学及其研究对象 研究对象： 平衡时的规律：如压强分布、总压力等。 流体流过某种物体或通道时的运动规律： 如速度分布、压强分布、质量、动量、能 量等； 与其它物质形态（固体、液体或气体）之 间的相互作用（作用力、传热、传质及能 量转换、能量损失等）规律。 绪 论 5 这门课的重要性和必要性 在许多工业技术领域有广泛应用 农田、水利， 造船、航运； 航空、航天； 能源、电力； 绪 论 6 农田、水利 绪 论 7 农田、水利 绪 论 都 江 堰 水 利 工 程 8 绪 论 造船、航运 9 绪 论 航空、航天 10 绪 论 能源、电力 11 绪 论 能源、电力 12 汽轮
3、机系统 循环水泵 凝结水泵 锅炉给水泵 锅炉系统 送风机 引风机 排粉风机 疏水泵 补给水泵 灰渣泵冲灰水泵 火力发电厂系统简图 能源、电力 13 这门课的重要性和必要性 n在其他许多工业技术领域也有广泛应用 机械； 冶金； 石油； 化工； 土木；建筑； 海洋； 大气； 人体循环系统； n与日常生活密切相关：可以举出若干方 面的例子 n更是学习后继课程的需要重要的专 业基础课(学时72、学分4.5) 绪 论 14 与其他学科的关系 基础课 专业 基础课 专业课 高等数学、工程数学、物理学 工程力学（理论、材料） 工程热力学、流体力学、传热学 汽轮机原理、锅炉原理 15 如何学好这门课程 充分(
4、思想)准备和计划长学期课程； 正确处理好与所学课程的关系温故而 知新； 认真完成老师布置的作业及时复习和 预习； 注重基础知识、基本方法和基本技能 憨实基础； 提高提出、分析及解决问题的能力适 当研究性学习。 绪 论 16 其它事项 教材流体力学（王松岭主编）； 参考文献教材后及随课相应布置； 交作业 第一次：前两章； 第二次：第三、四章； 第三次：第五章； 第四次：第十二、六、七章； 第五次：第八、九、十章； 第六次：第十一章。 绪 论 17 其它事项 答疑时间星期四下午3:005:00 答疑地点我的办公室（Tel:2224) 绪 论 18 第一章 流体的基本物理性质 主要内容 流体的概念
5、流体的密度 流体的压缩性和膨胀性 流体的粘性 液体的表面张力和毛细现象 第一章 流体的基本物理性质 19 1.1 流体的概念 1. 流体的定义和特征 1）定义：在微小剪切力持续作用下都能连 续不断变形的物体。 2）基本特征：易流动和不具有固定形状。 3）液体和气体具有不同的特征：如压缩性 、粘性等。 4）表征流体属性的物理量：, p, T, (u, v, w), 等。 第一章 流体的基本物理性质 20 1.1 流体的概念 分子 结构 固体：分子间距小，结构紧密，固 定形状和体积； 液体：分子间距中等（约1倍直 径），分子吸引力中等，没 有固定形状； 气体：分子间距大（约10倍直 径），分子吸引
6、力小，分子 布朗运动，没有固定形状和 体积。 第一章 流体的基本物理性质 21 1.1 流体的概念 2.连续介质假设 1）内容： 真实流体可看成是由无数体积很小的连 续分布的流体微团（流体质点）所组成 。 2）解释： 体积很小宏观上充分小（与宏观特 征尺寸比较），微观上充分大（与分子 运动平均自由程相当），少数分子出入 不影响流体微团平均统计特性。第一章 流体的基本物理性质 22 1.1 流体的概念 连续分布忽略流体微团之间的间隙 。 流体微团流体分子集合，几何上看 成一个点。 3）说明： 合理性考察流体宏观机械运动； 优越性可借助数学分析工具研究流 体运动规律； 局限性不适合不满足条件的领域
7、， 如稀薄气体等。第一章 流体的基本物理性质 23 1.2 流体的密度 1.流体的密度 1）定义：单位体积流体所具有的质量,记 为。 2）公式： 均质流体 非均质流体 特例完全气体状态方程及在等温 过程、等压过程、绝热过程 下的不同形式；（板书公式 ）第一章 流体的基本物理性质 24 1.2 流体的密度 注意单位、记号、气体常数随气 体种类不同 3）说明： 一般情况下密度与压强、温度有关； 液体和气体，表现不同； 表1-1标准大气压下几种常用流体 的密度； 表1-2标准大气压下不同温度的水 、 空气和水银密度。第一章 流体的基本物理性质 25 1.2 流体的密度 2. 流体的比容（比体积）：单
8、位质量的流 体所占有的体积，记为 【upsilon 】； 3. 流体的容重（重度）：= g ； 4. 流体的相对密度（比重）： d= /w； w =1000kg/m3 ； 5. 混合气体的密度： 第一章 流体的基本物理性质 26 1.3 流体的压缩性和膨胀性 1.流体的压缩性 1）定义： 2）压缩系数： 3）流体的体积弹性模量： 4）关系： 压缩系数压缩性 体积弹性模量压缩性 第一章 流体的基本物理性质 27 1.3 流体的压缩性和膨胀性 2.流体的膨胀性 1）定义： 2）膨胀系数： 3）说明：与压强有关；50C前后水的膨 胀性与压强的关系不同。 3.不可压缩流体 1）定义： 2）说明：通常液
9、体和低速气体。 第一章 流体的基本物理性质 28 1.4 流体的粘性 1.粘性的概念 1）定义： 2）牛顿试验： 3）摩擦（切向）阻力的大小和方向： 摩擦（切向）应力的大小和方向： 第一章 流体的基本物理性质 （阻力）；（应力）。 29 流体温度动动力粘度 液体 气体 1.4 流体的粘性 第一章 流体的基本物理性质 4）动力粘度（）及其特性和机理： 30 2.牛顿内摩擦定律 1）内容： 一般速度分布u=u(y)时，流体内部摩擦阻 力大小为 1.4 流体的粘性 摩擦（切）应力大小为 牛顿内摩擦定律 第一章 流体的基本物理性质 31 2）说明： i) 直线分布为其特例； ii) 速度梯度角变形速度
10、； iii) 速度相同或静止时。 1.4 流体的粘性 第一章 流体的基本物理性质 32 1.4 流体的粘性 4.牛顿流体和非牛顿流体的定义 ： 5.粘性流体和理想流体的定义： 3.运动粘度： 第一章 流体的基本物理性质 33 1.5 液体的表面张力和毛细现象 1.表面张力： 1）定义：自由表面（由于分子间吸引力） 收缩时，在收缩方向上必定有与收缩方向相 反的作用力，这种力称为表面张力。 正是由于表面张力的存在，液体表面总 是趋向收缩成最小面积。 2）说明： 它是由于分子间存在吸引力(只在距离 第一章 流体的基本物理性质 34 1.5 液体的表面张力和毛细现象 约1nm（10-7cm)范围内才起
11、作用)而产生的 。 在不相混合液体间以及液体和固体间的 分界面附近的分子都将受到两种介质吸引 力的作用，沿着分界面产生表面张力，通 常称为交界面张力。 表面张力的大小以作用在单位长度上的 力表示，记作，单位为（N/m)。它的的大 小与液体的性质、纯度、温度和与其接触 的介质有关。 第一章 流体的基本物理性质 35 1.5 液体的表面张力和毛细现象 3) 表面张力的种类： 二维液体表面张力 第一章 流体的基本物理性质 36 1.5 液体的表面张力和毛细现象 液体 气体 三维液体表面张力 第一章 流体的基本物理性质 37 是接触角，与液体，固体性质有关 。 1.5 液体的表面张力和毛细现象 2.毛
12、细现象：液体在细管中能上升或下降的 现象。由附着力和内聚力的相对大小决定。 第一章 流体的基本物理性质 38 1.5 液体的表面张力和毛细现象 第一章 流体的基本物理性质 上升(附着力内聚力)或下降(附着力内聚 力)的高度与管径有关。 39 例1 液体粘度实验（圆柱间隙 粘性流体） 求：粘性系数 已知 ： 第一章 流体的基本物理性质 课堂例题与练习 40 解 ： 圆柱表面切应力，底部切应力不计 圆柱扭矩 ： 所以， 第一章 流体的基本物理性质 课堂例题与练习 41 例2 汽缸 活塞U 活塞半径 第一章 流体的基本物理性质 解： 课堂例题与练习 42 例3 第一章 流体的基本物理性质 解： 课堂例题与练习 43 导出单位：其它根据其物理定义导出的相 应单位 注意物理量的单位 国际标准单位：基本单位 ： 米，秒，公斤 （帕） 运动粘性系数 动力粘性系数 牛顿 计算中直接采用国际标准单位，避免单位 换算的错误。 第一章 流体的基本物理性质 44 课堂小结、下次课内容、作业 n课堂小结 1 绪论； 2 流体的概念；3 流体的密度； 4 流体的压缩性和膨胀性； 5 流体的粘性；表面张力和毛细现象。 n下次课内容：2.1-2.4 n作 业：P12 2, 4, 5 45
