醫(yī)用物理學：液體的流動3

1、物理工程學院基礎(chǔ)理論教學中心 第三章第三章 液體的流動液體的流動 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 一、層流和湍流一、層流和湍流 1、層流、層流 液體的分層流動液體的分層流動 實際液體存在內(nèi)摩擦性（黏滯性實際液體存在內(nèi)摩擦性（黏滯性 viscosity),液體液體 流動時要克服內(nèi)摩擦做功而消耗能量。流動時要克服內(nèi)摩擦做功而消耗能量。 層流也稱片流，是實際層流也稱片流，是實際 液體穩(wěn)定流動的情況液體穩(wěn)定流動的情況 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學

2、中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 片流片流穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動各層間相對滑動各層間相對滑動不混亂不混亂 速度繼續(xù)增大速度繼續(xù)增大 出現(xiàn)橫流、逆流出現(xiàn)橫流、逆流湍流（渦流）湍流（渦流）turbulent 2、湍流、湍流 二、牛頓黏滯定律二、牛頓黏滯定律 1、速度梯度、速度梯度 定義：定義： dx dv x v ox lim 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 dx dv SF 舉例舉例 2、牛頓黏滯定律、牛頓黏滯定律 sPas m N s m N 2 2 1 1Pa.s=10泊泊 液 液 氣 氣 液體液體：T（分子間距增大）（分子間距增大）

3、氣體氣體：T（分子運動劇烈）（分子運動劇烈） 教室教室 泰山泰山 華山華山 速度的空間變化率速度的空間變化率高度的空間變化率高度的空間變化率 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 滿足牛頓黏滯定律的液體，稱為滿足牛頓黏滯定律的液體，稱為牛頓液，牛頓液， 例如：甘油，蓖麻油，酒精，血漿等；例如：甘油，蓖麻油，酒精，血漿等； 不滿足牛頓黏滯定律的液體，稱為不滿足牛頓黏滯定律的液體，稱為非牛頓液，非牛頓液， 例如：血液（血漿例如：血液（血漿+紅細胞紅細胞+白細胞白細胞+血小板等）。血小板等）。 三、雷諾數(shù)三、雷諾數(shù) 英國科學家雷諾英國科學家雷諾(Renold)

4、1883年提出區(qū)分片年提出區(qū)分片 流和湍流的重要的數(shù)據(jù)：流和湍流的重要的數(shù)據(jù)：雷諾數(shù)雷諾數(shù) 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 慣性離心力與內(nèi)摩擦力的比慣性離心力與內(nèi)摩擦力的比 雷諾數(shù)是一個無量綱數(shù)，即純數(shù)雷諾數(shù)是一個無量綱數(shù)，即純數(shù) 實驗證明：實驗證明： vr Re 1000 片流片流 1500 湍流湍流 10001500 不定不定 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 例例 心臟靜息期間，主動脈血管半徑約為心臟靜息期間，主動脈血管半徑約為0.01米，血米，血 管內(nèi)血液的流速為管內(nèi)血液的流速為0.25米米/秒，

5、血液密度為秒，血液密度為1.05千克千克/ 立方米，血液黏度為立方米，血液黏度為 3.010-3 帕帕.秒，試判斷主動秒，試判斷主動 脈血管靜息期間血液流動是否湍流。脈血管靜息期間血液流動是否湍流。 解：解：數(shù)據(jù)代入雷諾數(shù)，可得：數(shù)據(jù)代入雷諾數(shù)，可得： Re8751000 片流片流 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 片流與湍流重要區(qū)分是：片流與湍流重要區(qū)分是： 片流無聲，湍流有聲片流無聲，湍流有聲 呼吸內(nèi)科的應(yīng)用呼吸內(nèi)科的應(yīng)用 心血管內(nèi)科的應(yīng)用心血管內(nèi)科的應(yīng)用 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 四、粘滯液體

6、的柏努利方程四、粘滯液體的柏努利方程 實際液體穩(wěn)定流動時的功能原理應(yīng)該是：實際液體穩(wěn)定流動時的功能原理應(yīng)該是： W = Ek + Ep + w w ：克服內(nèi)摩擦的功克服內(nèi)摩擦的功 柏努利方程變?yōu)榘嘏匠套優(yōu)? 2 1 2 1 2 22 2 11 wghpghp 21 vv 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 2 1 2 1 2 22 2 11 wghpghp 21 vv 式中：式中： w = w / V 單位體積內(nèi)克服內(nèi)摩擦力的功單位體積內(nèi)克服內(nèi)摩擦力的功 w的大小與的大小與的大小，管子的幾何形狀，的大小，管子的幾何形狀， 運動狀態(tài)，點的選取有關(guān)。運

7、動狀態(tài)，點的選取有關(guān)。 對于水平等粗的流管，要維持實際液體穩(wěn)定流動，對于水平等粗的流管，要維持實際液體穩(wěn)定流動， p“一定值一定值” 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 p1=p2+w1p2=p3+w2 實際液體在水平等粗的管中做片流時，壓強的實際液體在水平等粗的管中做片流時，壓強的 逐漸減少工程上稱為逐漸減少工程上稱為“壓頭損失壓頭損失”（p） p與傳輸距離有關(guān)與傳輸距離有關(guān) 中途添加加壓泵增壓中途添加加壓泵增壓 如居民樓的加壓泵，輸油如居民樓的加壓泵，輸油 管線上的加壓泵等管線上的加壓泵等 基礎(chǔ)理論教學中心基礎(chǔ)理論教學中心 第二節(jié)第二節(jié) 粘滯液體的流動粘滯液體的流動 思考題思考題 液體在水平不均勻管中作穩(wěn)定流動，液體在水平不均勻管中作穩(wěn)定