xulun-上課用

1、建立理論模型建立理論模型建立方程建立方程組與定解條件組與定解條件求解析解求解析解算例驗(yàn)證算例驗(yàn)證普適性好普適性好數(shù)學(xué)難度大，數(shù)學(xué)難度大，分析解有限分析解有限建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⑦x取實(shí)驗(yàn)建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⑦x取實(shí)驗(yàn)介質(zhì)介質(zhì)測定有關(guān)物理量測定有關(guān)物理量擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出準(zhǔn)則方擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出準(zhǔn)則方程式程式發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新原理，驗(yàn)證新原理，驗(yàn)證其它方法得到其它方法得到的結(jié)論的結(jié)論普適性差普適性差建立理論模型建立理論模型建立方程建立方程組與定解條件組與定解條件編制計(jì)算編制計(jì)算程序程序計(jì)算并分析答案計(jì)算并分析答案應(yīng)用面廣泛，應(yīng)用面廣泛，結(jié)果直觀結(jié)果直觀數(shù)值實(shí)驗(yàn)數(shù)值實(shí)驗(yàn)近似性、不穩(wěn)近似性、不穩(wěn)定性定性 理論分

2、析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合。三個(gè)方面是理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合。三個(gè)方面是互相補(bǔ)充和驗(yàn)證，但又不能互相取代的關(guān)系。互相補(bǔ)充和驗(yàn)證，但又不能互相取代的關(guān)系。VcVVm式中，式中，m為流體的質(zhì)量，為流體的質(zhì)量，V為流體的體積。為流體的體積。0limVmdmVdV式中，式中，V為在空間某點(diǎn)取的流體體積，流體的質(zhì)量為為在空間某點(diǎn)取的流體體積，流體的質(zhì)量為m 。4 水的密度水的密度 = 1000kg/m30水銀的密度水銀的密度 = 13600kg/m30空氣的密度空氣的密度 = 1.29 kg/m321dniiinn12211.式中，1、 2、 n混合氣體中各組分氣體的密度 1、 2、 n混

3、合氣體中各組分氣體的密度對于液體，選取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，4的蒸餾水，2=1000kg/m3對于氣體，選取特定溫度和壓強(qiáng)下的氫氣或氧氣1mVVdpdVpVV式中，式中，p為壓強(qiáng)增量，為壓強(qiáng)增量，V為體積的變化量。為體積的變化量。dVVdpK1VdTdVdTVdVV式中，式中，dT為溫度的增量。為溫度的增量?？蓧嚎s流體：密度隨溫度和壓強(qiáng)變化可壓縮流體：密度隨溫度和壓強(qiáng)變化不可壓縮流體：體積壓縮率和體脹系數(shù)完全為零不可壓縮流體：體積壓縮率和體脹系數(shù)完全為零流體流過水平流體流過水平固體壁面固體壁面流體內(nèi)摩擦力流體內(nèi)摩擦力：由內(nèi)聚力的阻滯使層間產(chǎn)生相對運(yùn)動從而引起流體內(nèi)部層間接觸面上產(chǎn)生了摩擦剪切力。流體抵抗

4、剪切變形的性質(zhì)流體抵抗剪切變形的性質(zhì)xyuhduFdyFA并且并且F與流體的種類有關(guān)與流體的種類有關(guān)dyduAF 式中，式中，為流體的為流體的動力粘度動力粘度，與流體的種類、溫度、壓強(qiáng)有關(guān)，在，與流體的種類、溫度、壓強(qiáng)有關(guān)，在一定的溫度壓強(qiáng)下為常數(shù)，單位一定的溫度壓強(qiáng)下為常數(shù)，單位PaS； du/dy為速度梯度，表示在速度的垂直方向上單位長度的速度增量，為速度梯度，表示在速度的垂直方向上單位長度的速度增量，單位單位S-1； A為兩平板的接觸面積。為兩平板的接觸面積。xyu+ duudyyodudy同樣的流體，速度梯度大時(shí)，切應(yīng)力大，能量損失也大；當(dāng)流體靜止，或者以相同的速度流動時(shí)，則速度梯度為

5、零，切應(yīng)力也為零，流體的粘性作用表現(xiàn)不出來。dudy總結(jié)：牛頓內(nèi)摩擦定律只適用于流動狀態(tài)為層流的情況，而牛頓內(nèi)摩擦定律只適用于流動狀態(tài)為層流的情況，而不適用于湍流情況；不適用于湍流情況；只適用于牛頓流體，而不適用于非牛頓流體；只適用于牛頓流體，而不適用于非牛頓流體；若流速若流速u與其法向距離與其法向距離y呈線性變化，即呈線性變化，即du/dy=C，則，則duudyy當(dāng)溫度升高時(shí)：當(dāng)溫度升高時(shí)：氣體的粘性增大，氣體的粘性增大，液體的粘性減小。液體的粘性減小。表征單位速度梯度作用下的切應(yīng)力，反映了流體黏性的動力性質(zhì)3)混合氣體的動力粘度混合氣體的動力粘度（m2/s）2)運(yùn)動粘度運(yùn)動粘度i混合氣體中

6、i組分的體積分?jǐn)?shù)Mi混合氣體中i組分的相對分子質(zhì)量如圖所示，轉(zhuǎn)軸直徑如圖所示，轉(zhuǎn)軸直徑d=0.36m，軸承長度，軸承長度l=1m，軸與軸承之間的間隙，軸與軸承之間的間隙 =0.2mm，其中充滿動力粘度，其中充滿動力粘度=0.72Pas的油，如果軸的轉(zhuǎn)速的油，如果軸的轉(zhuǎn)速n=200 r/min，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。dn解：油層與軸承接觸面上的速度為零，與接觸面上的速度等于軸面上的線速度：m/s77. 33020018. 030nrr軸表面上的切向力為：N10535. 1136. 010277. 372. 044dlAF克服摩擦所消耗的功率為：kW57

7、.9W1079.577.310535.144FPkdydun式中，為流體的表觀粘度，k為常數(shù)，n為指數(shù)。DACdudyB 0otn F Ft Fn0limAAFp0limnnnAdAdAFFp0limttAdAdAFFpn=f(x,y,z,n,t)注意：慣性力是根據(jù)達(dá)注意：慣性力是根據(jù)達(dá)朗貝爾原理虛加在做加朗貝爾原理虛加在做加速運(yùn)動物理上的力速運(yùn)動物理上的力kfjifzyxffxyza0 xf0yf zfa g 液體表面分子表 面 張 力定義：定義：距離液面小于影響球半徑r的范圍內(nèi)，液體分子引力不能平衡，合成一個(gè)拉向液體內(nèi)部的合力，合力作用的結(jié)果是使液體自由表面有明顯的欲成球形的收縮趨勢，引起這種收縮趨勢的力稱為表面張力。l 表面張力是拉力表面張力是拉力l 表面張力的大小與液體的種類、液體表面氣體的種類、溫表面張力的大小與液體的種類、液體表面氣體的種類、溫度有關(guān)。度有關(guān)。l 溫度升高，表面張力減小。溫度升高，表面張力減小。液體與固體壁面相接觸時(shí)，當(dāng)液體與固體壁面相接觸時(shí)，當(dāng)液體內(nèi)聚力小于液體與壁面間液體內(nèi)聚力小于液體與壁面間的附著力時(shí)，液體的表面張力的附著力時(shí)，液體的表面張力將使液體沿垂直管壁上升；將使液體沿垂直管壁上升；