流體力學(xué)基本知識PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1 流體力學(xué)基本知識流體力學(xué)基本知識 第1頁/共34頁 第2頁/共34頁 第3頁/共34頁 第4頁/共34頁 第5頁/共34頁 第6頁/共34頁 第7頁/共34頁 y u d d 第8頁/共34頁 空氣水 15/1 s/m2 scmsm/01. 0/101 226 scmsm/15. 0/1015 225 水：水： 空氣：空氣： 第9頁/共34頁 第10頁/共34頁 第11頁/共34頁 五、五、 表面張力表面張力 1.1.表面張力通常是指液體表面張力通常是指液體 與氣體交界面上的張應(yīng)力與氣體交界面上的張應(yīng)力 2. 2. 表面張力現(xiàn)象：表面張力現(xiàn)象： 洗潔洗潔 劑劑 毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象 微重

2、力環(huán)境行為微重力環(huán)境行為 肥皂泡肥皂泡 R p 2 ) 11 ( 21 RR p 第12頁/共34頁 流體模型分類流體模型分類 流體模流體模 型型 按粘性分按粘性分 類類 無粘性流無粘性流 體體 粘性流體粘性流體 牛頓流體牛頓流體 非牛頓流非牛頓流 體體 按可壓縮性分類按可壓縮性分類 可壓縮流可壓縮流 體體 不可壓縮流不可壓縮流 體體 其他分其他分 類類 完全氣完全氣 體體 正壓流正壓流 體體 斜壓流斜壓流 體體 均質(zhì)流均質(zhì)流 體體 等熵流等熵流 體體 恒溫流恒溫流 體體 第13頁/共34頁 第14頁/共34頁 對具有自由液面的液體，壓強(qiáng)分布為對具有自由液面的液體，壓強(qiáng)分布為 ghpp 0 0

3、 p 為自由面上的壓強(qiáng)，為自由面上的壓強(qiáng)，h為淹深。為淹深。 上式稱為均質(zhì)靜止流體液體壓強(qiáng)公式。上式稱為均質(zhì)靜止流體液體壓強(qiáng)公式。 (1) (1) 在垂直方向，壓強(qiáng)與淹深成線性關(guān)在垂直方向，壓強(qiáng)與淹深成線性關(guān) 系系 (2) (2) 水平方向壓強(qiáng)保持常水平方向壓強(qiáng)保持常 數(shù)數(shù) 均質(zhì)靜止液體中壓強(qiáng)分布特征：均質(zhì)靜止液體中壓強(qiáng)分布特征： 靜壓強(qiáng)分布圖靜壓強(qiáng)分布圖 等壓面概念等壓面概念 第15頁/共34頁 壓強(qiáng)計(jì)算方法與單位壓強(qiáng)計(jì)算方法與單位 1.壓強(qiáng)計(jì)算方壓強(qiáng)計(jì)算方 法法 ghpp 0 習(xí)慣上習(xí)慣上 g pp 壓強(qiáng)基準(zhǔn)壓強(qiáng)基準(zhǔn) 真空度真空度 v p 完全真完全真 空空 絕對壓強(qiáng)絕對壓強(qiáng)ab p 表壓

4、強(qiáng)表壓強(qiáng)g p 大氣壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng) a p 第16頁/共34頁 2.壓強(qiáng)單位壓強(qiáng)單位 2 1Pa=1N m 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓atm(標(biāo)準(zhǔn)國際大氣模型標(biāo)準(zhǔn)國際大氣模型) 液柱高：液柱高： a 2 1atm 101.3kp10.33mH O760mmHg 國際單位制（國際單位制（SI）：帕斯卡）：帕斯卡Pa 毫米汞柱毫米汞柱mmHg（血壓計(jì)）（血壓計(jì)） 米汞柱米汞柱mH2O （水頭高）（水頭高） 第17頁/共34頁 當(dāng)?shù)卮髿鈮航^壓表壓 絕壓當(dāng)?shù)卮髿鈮赫婵斩?第18頁/共34頁 壓強(qiáng)是一個(gè)重要的操作參數(shù)，有關(guān)壓強(qiáng)的計(jì)算和測量壓強(qiáng)是一個(gè)重要的操作參數(shù)，有關(guān)壓強(qiáng)的計(jì)算和測量 十分重要，這也是靜力學(xué)基本

5、方程式的重要應(yīng)用十分重要，這也是靜力學(xué)基本方程式的重要應(yīng)用 第19頁/共34頁 流體靜力學(xué)方程的討論和應(yīng)用流體靜力學(xué)方程的討論和應(yīng)用 公式中每一項(xiàng)的物理意義公式中每一項(xiàng)的物理意義; ; 方程式揭示了哪些規(guī)律性方程式揭示了哪些規(guī)律性 ; ; 如何利用基本規(guī)律來解決生產(chǎn)實(shí)際問題如何利用基本規(guī)律來解決生產(chǎn)實(shí)際問題 ; ; 公式適用條件。公式適用條件。 1. 1. 靜力學(xué)方程中每一項(xiàng)的物理意義靜力學(xué)方程中每一項(xiàng)的物理意義; ; p/ -p/ -單位單位kgkg質(zhì)量流體所具有的壓力能，質(zhì)量流體所具有的壓力能，J/kgJ/kg； 第20頁/共34頁 2.2.沿流束的水頭形沿流束的水頭形 式式 H g p

6、z 2g v2 常數(shù)常數(shù) ( (沿流線沿流線 ) ) 1.1.沿流線的水頭形式沿流線的水頭形式 g p z 2g V g p z 2g V 2 2 2 221 1 2 11 ( (沿流束沿流束 ) ) 伯努利方程的水力學(xué)意義伯努利方程的水力學(xué)意義 測壓管水測壓管水 頭頭 速度水頭速度水頭 2g v2 z 位置水位置水 頭頭 p 壓強(qiáng)水壓強(qiáng)水 頭頭 H總水頭總水頭 第21頁/共34頁 2. 2. 方程式所揭示規(guī)律性方程式所揭示規(guī)律性 （1 1）. .靜止的、連續(xù)的同一液體內(nèi)，靜止的、連續(xù)的同一液體內(nèi)， 處于同一水平面上各點(diǎn)的處于同一水平面上各點(diǎn)的 壓強(qiáng)相等壓強(qiáng)相等 如圖如圖 第22頁/共34頁

7、（2 2）. .液體內(nèi)部各點(diǎn)壓強(qiáng)液體內(nèi)部各點(diǎn)壓強(qiáng)p p隨液體深度而改變，液隨液體深度而改變，液 體深度愈深，其壓強(qiáng)愈大。而且當(dāng)液面上方壓強(qiáng)體深度愈深，其壓強(qiáng)愈大。而且當(dāng)液面上方壓強(qiáng) 改變時(shí)，液體內(nèi)部壓強(qiáng)也發(fā)生同樣大小的改變。改變時(shí)，液體內(nèi)部壓強(qiáng)也發(fā)生同樣大小的改變。 (3).(3).壓強(qiáng)是可以傳遞的，而且是以等數(shù)值進(jìn)行傳遞壓強(qiáng)是可以傳遞的，而且是以等數(shù)值進(jìn)行傳遞 如圖如圖 第23頁/共34頁 第24頁/共34頁 （一）（一） 流管，流束與總流流管，流束與總流 流管：流管： 流線圍成的管子流線圍成的管子 流束：流束： 流管內(nèi)的流體流管內(nèi)的流體 緩變流流束：流線平行或接近平行緩變流流束：流線平行或

8、接近平行 微元流束：有限截面無限小的流微元流束：有限截面無限小的流 束束 總流：總流：微元流束的總和微元流束的總和 在有效截面上取平均值，按一維流動處理在有效截面上取平均值，按一維流動處理 第25頁/共34頁 （二）速度場（二）速度場 速度場是最基本的場速度場是最基本的場 v = v (x, y, z, t ) 可用速度廓線（剖面）描述空間線或面上的速度分布可用速度廓線（剖面）描述空間線或面上的速度分布 二維速度剖面二維速度剖面 u u ( x, y) 速度分量：速度分量： ),( ),( ),( tzyxww tzyxvv tzyxuu ),( ),( ),( tzyxww tzyxvv t

9、zyxuu 三維速度廓三維速度廓 線線 第26頁/共34頁 流量與平均速度流量與平均速度 Q、 指凈流出流量指凈流出流量 m 封閉曲面時(shí)封閉曲面時(shí) 流量流量 體積流量體積流量 A nvmAd)( 平均速度平均速度 體積流量體積流量 不可壓縮流體質(zhì)量流不可壓縮流體質(zhì)量流 量量 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 不可壓縮流體不可壓縮流體 dAnvQ A )( Qm A Q V VAQ VAm 第27頁/共34頁 二、流體運(yùn)動的類型二、流體運(yùn)動的類型 層流與湍流層流與湍流 2. 雷諾數(shù)雷諾數(shù) Vd Re 1. 經(jīng)典實(shí)驗(yàn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 雷諾實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)(1883)(1883) 哈根實(shí)驗(yàn)哈根實(shí)驗(yàn) (1839)(1839) 林格倫實(shí)驗(yàn)林格倫實(shí)驗(yàn)(1957)(1957) V 流速，流速，d 特征長度，特征長度，、 流體密度、粘度流體密度、粘度 圓管臨界雷諾數(shù)圓管臨界雷諾數(shù) 2300Re cr 流場顯示流場顯示 阻力測量阻力測量 熱線測速熱線測速 第28頁/共34頁 內(nèi)流與外流內(nèi)流與外流 管道流（不可壓縮流體管道流（不可壓縮流體 ） 噴管流（可壓縮流體）噴管流（可壓縮