河海大學(xué)流體力學(xué)第一章PPT

1、 流體力學(xué)流體力學(xué)流體力學(xué)與水力學(xué)研究所2014-09-202/51參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 吳望一，流體力學(xué)，北京大學(xué)出版社，2008 陳玉璞，流體動(dòng)力學(xué)，河海大學(xué)出版社，19903/51主要內(nèi)容1.1 1.1 流體的定義及流體力學(xué)的任務(wù)流體的定義及流體力學(xué)的任務(wù)1.2 1.2 連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型1.3 1.3 流體中的作用力流體中的作用力1.4 1.4 流體的流動(dòng)性、粘性與壓縮性流體的流動(dòng)性、粘性與壓縮性1.5 1.5 流體的分類流體的分類4/511. 1. 流體的定義流體的定義: : 液體與氣體的總稱。液體與氣體的總稱。2. 2. 流體力學(xué)的任務(wù)流體力學(xué)的任務(wù): : 研究流體在各種力作研究

2、流體在各種力作用下的平衡和機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在工程用下的平衡和機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在工程實(shí)際應(yīng)用的一門學(xué)科。實(shí)際應(yīng)用的一門學(xué)科。1.1 1.1 流體的定義及流體力學(xué)的任務(wù)流體的定義及流體力學(xué)的任務(wù)5/51 3.3. 流體力學(xué)的組成部分流體力學(xué)的組成部分（1）流體靜力學(xué)）流體靜力學(xué)( Fluid Statics ) “靜止流體靜止流體”的力學(xué)，討論靜壓強(qiáng)和總壓力的計(jì)算等。的力學(xué)，討論靜壓強(qiáng)和總壓力的計(jì)算等。（2）流體運(yùn)動(dòng)學(xué)）流體運(yùn)動(dòng)學(xué) ( Fluid Kinematics） 討論速度、加速度、流線、跡線、運(yùn)動(dòng)基本形式及渦量等討論速度、加速度、流線、跡線、運(yùn)動(dòng)基本形式及渦量等 運(yùn)動(dòng)學(xué)量，而不涉及外力和能

3、量。運(yùn)動(dòng)學(xué)量，而不涉及外力和能量。（3）流體動(dòng)力學(xué)）流體動(dòng)力學(xué)(Fluid Dynamics) 研究流體在合外力作用下的運(yùn)動(dòng)，也要考慮能量等。依據(jù)研究流體在合外力作用下的運(yùn)動(dòng)，也要考慮能量等。依據(jù) 受力分析、動(dòng)量方程、能量方程等求解。受力分析、動(dòng)量方程、能量方程等求解。6/51流體力學(xué)的研究方法流體力學(xué)的研究方法理論分析方法、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值方法理論分析方法力學(xué)模型物理基本定律求解數(shù)學(xué)方程分析和揭示本質(zhì)和規(guī)律實(shí)驗(yàn)方法相似理論模型實(shí)驗(yàn)裝置；野外觀測實(shí)驗(yàn)數(shù)值模擬計(jì)算機(jī)大規(guī)模模擬7/51水利工程、土建工程（水力學(xué)）水利工程、土建工程（水力學(xué)）流體力學(xué)與工程流體力學(xué)與工程三峽大壩三峽大壩都江堰都江堰8/

4、51船舶制造（水動(dòng)力學(xué)，船舶流體力學(xué)）船舶制造（水動(dòng)力學(xué)，船舶流體力學(xué)）遼寧號(hào)遼寧號(hào) 航空母艦航空母艦流體力學(xué)與工程流體力學(xué)與工程9/51環(huán)境科學(xué)（環(huán)境流體力學(xué)）環(huán)境科學(xué)（環(huán)境流體力學(xué)）流體力學(xué)與工程流體力學(xué)與工程10/51流體力學(xué)與工程流體力學(xué)與工程航空（空氣動(dòng)力學(xué)）航空（空氣動(dòng)力學(xué)）11/51生物流體（生物流體力學(xué)）生物流體（生物流體力學(xué)）流體力學(xué)與工程流體力學(xué)與工程血液在毛細(xì)血管中的流動(dòng)血液在毛細(xì)血管中的流動(dòng)12/51物理化學(xué)流體力學(xué)物理化學(xué)流體力學(xué)多相流體力學(xué)多相流體力學(xué)滲流力學(xué)滲流力學(xué)稀薄氣體力學(xué)稀薄氣體力學(xué)超高速氣體動(dòng)力學(xué)超高速氣體動(dòng)力學(xué)。流體力學(xué)與工程流體力學(xué)與工程13/51流體

5、力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史阿基米德阿基米德(Archimedes，約公元前，約公元前287212) 對(duì)流體力學(xué)學(xué)科的形成第一個(gè)作出貢獻(xiàn)對(duì)流體力學(xué)學(xué)科的形成第一個(gè)作出貢獻(xiàn) 。建立。建立了包括物理浮力定律和浮體穩(wěn)定性在內(nèi)的液體了包括物理浮力定律和浮體穩(wěn)定性在內(nèi)的液體平衡理論，奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。此后千平衡理論，奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。此后千余年間，流體力學(xué)沒有重大發(fā)展。余年間，流體力學(xué)沒有重大發(fā)展。14/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史直到直到15世紀(jì)，意大利達(dá)世紀(jì)，意大利達(dá)芬奇的著作才芬奇的著作才談到水波、管流、水力機(jī)械、鳥的飛翔原談到水波、管流、水力機(jī)械、鳥的飛翔原理等問題。理等問題

6、。1623-1662 ，帕斯卡闡明了靜止流體中，帕斯卡闡明了靜止流體中壓力的概念，并發(fā)現(xiàn)了液體壓強(qiáng)傳遞定律。壓力的概念，并發(fā)現(xiàn)了液體壓強(qiáng)傳遞定律。15/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史托里拆利托里拆利(Evangelista Torricelli,16081647) 托里拆利實(shí)驗(yàn)測定大氣壓強(qiáng)為托里拆利實(shí)驗(yàn)測定大氣壓強(qiáng)為76cm76cm汞柱高，發(fā)汞柱高，發(fā)明了氣壓計(jì)。明了氣壓計(jì)。 托里拆利定理（液體從小孔射流托里拆利定理（液體從小孔射流的定理）：在充水容器中，水面下小孔流出的的定理）：在充水容器中，水面下小孔流出的水，其速度和小孔到液面的高度平方根以及重水，其速度和小孔到液面的高度平方根以及

7、重力加速度的力加速度的2 2倍（倍（2g2g）的平方根成正比。）的平方根成正比。 16/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史但流體力學(xué)尤其是流體動(dòng)力學(xué)作但流體力學(xué)尤其是流體動(dòng)力學(xué)作為一門嚴(yán)密的科學(xué)，卻是隨著經(jīng)典為一門嚴(yán)密的科學(xué)，卻是隨著經(jīng)典力學(xué)建立了速度、加速度，力、流力學(xué)建立了速度、加速度，力、流場等概念，以及質(zhì)量、動(dòng)量、能量場等概念，以及質(zhì)量、動(dòng)量、能量三個(gè)守恒定律的奠定之后才逐步形三個(gè)守恒定律的奠定之后才逐步形成的。成的。 17/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史牛頓（牛頓（1643164317271727）英國物理學(xué)家，數(shù)）英國物理學(xué)家，數(shù)學(xué)家，天文學(xué)家，經(jīng)典物理學(xué)理論體系的學(xué)家，天

8、文學(xué)家，經(jīng)典物理學(xué)理論體系的建立者。建立者。1717世紀(jì)，力學(xué)奠基人牛頓研究了在流體世紀(jì)，力學(xué)奠基人牛頓研究了在流體中運(yùn)動(dòng)的物體所受到的阻力，得到阻力與中運(yùn)動(dòng)的物體所受到的阻力，得到阻力與流體密度、物體迎流截面積以及運(yùn)動(dòng)速度流體密度、物體迎流截面積以及運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比的關(guān)系。他針對(duì)粘性流體運(yùn)的平方成正比的關(guān)系。他針對(duì)粘性流體運(yùn)動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦力也提出了牛頓粘性定律。動(dòng)時(shí)的內(nèi)摩擦力也提出了牛頓粘性定律。18/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史約瑟夫約瑟夫拉格朗日（拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange 17361813）他在他在分析力學(xué)分析力學(xué)中從動(dòng)力學(xué)普遍方程導(dǎo)出流體中從動(dòng)力學(xué)

9、普遍方程導(dǎo)出流體運(yùn)動(dòng)方程，著眼于流體質(zhì)點(diǎn)，描述每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程，著眼于流體質(zhì)點(diǎn)，描述每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)自始至終的運(yùn)動(dòng)過程，這種方法現(xiàn)在稱為自始至終的運(yùn)動(dòng)過程，這種方法現(xiàn)在稱為“拉格拉格朗日方法朗日方法” 。19/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史歐拉歐拉 (Leohard Euler，17071783年年)歐拉采用了連續(xù)介質(zhì)的概念，把靜力學(xué)中壓力的歐拉采用了連續(xù)介質(zhì)的概念，把靜力學(xué)中壓力的概念推廣到運(yùn)動(dòng)流體中，建立了概念推廣到運(yùn)動(dòng)流體中，建立了歐拉方程歐拉方程，正確，正確地用微分方程組描述了無粘流體的運(yùn)動(dòng)。地用微分方程組描述了無粘流體的運(yùn)動(dòng)。伯努利伯努利(Daniel I Bernoulli

10、，17001782年年)伯努利從經(jīng)典力學(xué)的能量守恒出發(fā)，研究供水管伯努利從經(jīng)典力學(xué)的能量守恒出發(fā)，研究供水管道中水的流動(dòng)，精心地安排了實(shí)驗(yàn)并加以分析，道中水的流動(dòng)，精心地安排了實(shí)驗(yàn)并加以分析，得到了流體定常運(yùn)動(dòng)下的流速、壓力、管道高程得到了流體定常運(yùn)動(dòng)下的流速、壓力、管道高程之間的關(guān)系之間的關(guān)系伯努利方程伯努利方程。 20/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史歐拉方程和伯努利方程的建立，歐拉方程和伯努利方程的建立，是流體動(dòng)力學(xué)作為一個(gè)分支學(xué)科建是流體動(dòng)力學(xué)作為一個(gè)分支學(xué)科建立的標(biāo)志，從此開始了用微分方程立的標(biāo)志，從此開始了用微分方程和實(shí)驗(yàn)測量進(jìn)行流體運(yùn)動(dòng)定量研究和實(shí)驗(yàn)測量進(jìn)行流體運(yùn)動(dòng)定量研究的

11、階段。的階段。21/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史18221822年，納維建立了粘性流體的基本運(yùn)動(dòng)方程；年，納維建立了粘性流體的基本運(yùn)動(dòng)方程；18451845年，斯托克斯又以更合理的基礎(chǔ)導(dǎo)出了這個(gè)方程，并將年，斯托克斯又以更合理的基礎(chǔ)導(dǎo)出了這個(gè)方程，并將其所涉及的宏觀力學(xué)基本概念論證得令人信服。這組方其所涉及的宏觀力學(xué)基本概念論證得令人信服。這組方程就是沿用至今的程就是沿用至今的納維納維- -斯托克斯方程斯托克斯方程( (簡稱簡稱N-SN-S方程方程) )，它是流體動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)。上面說到的歐拉方程正是它是流體動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)。上面說到的歐拉方程正是N-SN-S方程在粘度為零時(shí)的特例。

12、方程在粘度為零時(shí)的特例。 納維（納維（L.Navier，17851836，法國），法國） 斯托克斯（斯托克斯（G.Stokes，18191903，英國），英國） 22/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史19世紀(jì)，世紀(jì)，工程師們?yōu)榱私鉀Q許多工程師們?yōu)榱私鉀Q許多工程問題，尤其是要解決帶有粘性工程問題，尤其是要解決帶有粘性影響的問題。于是他們部分地運(yùn)用影響的問題。于是他們部分地運(yùn)用流體力學(xué)，部分地采用歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)流體力學(xué)，部分地采用歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果的半經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行研究，這就形果的半經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行研究，這就形成了水力學(xué)，至今它仍與流體力學(xué)成了水力學(xué)，至今它仍與流體力學(xué)并行地發(fā)展。并行地發(fā)展。 23/51流體

13、力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史皮托（皮托（Pitot,Henri 1695-1771）法國數(shù)學(xué)）法國數(shù)學(xué)家、水利工程師，發(fā)明了測量流速的家、水利工程師，發(fā)明了測量流速的皮托管皮托管（畢托管）（畢托管）。 謝才（謝才（A-Chezyap，17181798，法國）法，法國）法國水力工程師。他在水力學(xué)上的主要貢獻(xiàn)是國水力工程師。他在水力學(xué)上的主要貢獻(xiàn)是提出了明渠均勻流速公式：謝才公式。提出了明渠均勻流速公式：謝才公式。 還包括：曼寧、文丘里、達(dá)西、尼古拉茲等還包括：曼寧、文丘里、達(dá)西、尼古拉茲等24/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史雷諾雷諾 (Osborne Reynolds 18421912)德

14、國力學(xué)家、物理學(xué)家、工程師。德國力學(xué)家、物理學(xué)家、工程師。雷諾在流體力學(xué)方面最主要的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)流動(dòng)的相似律，雷諾在流體力學(xué)方面最主要的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)流動(dòng)的相似律，他引入表征流動(dòng)中流體慣性力和粘性力之比的一個(gè)量綱他引入表征流動(dòng)中流體慣性力和粘性力之比的一個(gè)量綱為為1的數(shù)，即的數(shù)，即雷諾數(shù)雷諾數(shù)。在雷諾以后，分析有關(guān)的雷諾數(shù)。在雷諾以后，分析有關(guān)的雷諾數(shù)成為研究流體流動(dòng)特別是層流向湍流過渡的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步成為研究流體流動(dòng)特別是層流向湍流過渡的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步驟。此外，雷諾還給出平面渠道中的阻力；提出軸承的驟。此外，雷諾還給出平面渠道中的阻力；提出軸承的潤滑理論（潤滑理論（1886）；）；1895年，雷諾首先采用

15、將湍流瞬時(shí)年，雷諾首先采用將湍流瞬時(shí)速度、瞬時(shí)壓強(qiáng)加以平均化的平均方法速度、瞬時(shí)壓強(qiáng)加以平均化的平均方法 ，從納維，從納維-斯托斯托克斯方程導(dǎo)出湍流平均流場的基本方程克斯方程導(dǎo)出湍流平均流場的基本方程雷諾方程雷諾方程，奠定了湍流的理論基礎(chǔ)。奠定了湍流的理論基礎(chǔ)。25/51流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史普朗特普朗特(Ludwig Prandtl(Ludwig Prandtl，1875187519531953年年) )，德國物理學(xué)家，近代力學(xué)奠基人之一。德國物理學(xué)家，近代力學(xué)奠基人之一。普朗特學(xué)派從普朗特學(xué)派從19041904年到年到19211921年逐步將年逐步將N-SN-S方程作了簡化，從推

16、理、數(shù)學(xué)論證和實(shí)驗(yàn)測方程作了簡化，從推理、數(shù)學(xué)論證和實(shí)驗(yàn)測量等各個(gè)角度，提出邊界層理論，建立繞物量等各個(gè)角度，提出邊界層理論，建立繞物體流動(dòng)的小粘性邊界層方程，以解決計(jì)算摩體流動(dòng)的小粘性邊界層方程，以解決計(jì)算摩擦阻力、求解分離區(qū)和熱交換等問題，奠定擦阻力、求解分離區(qū)和熱交換等問題，奠定了現(xiàn)代流體力學(xué)的基礎(chǔ)。了現(xiàn)代流體力學(xué)的基礎(chǔ)。在流體力學(xué)方面其他的貢獻(xiàn)：在流體力學(xué)方面其他的貢獻(xiàn)：(1)(1)風(fēng)洞試風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)；驗(yàn)技術(shù)；(2)(2)機(jī)翼理論；機(jī)翼理論；(3)(3)普朗特混合長理普朗特混合長理論。論。26/51泰勒(Geoffrey Ingram Taylor，18861975年)他闡明了激波內(nèi)部

17、結(jié)構(gòu)(1910年)；對(duì)大氣湍流和湍流擴(kuò)散作了研究(1915年，1921年，1932年)；得出了同軸兩轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒間流動(dòng)的失穩(wěn)條件(1923年)，指出了在液滴中起主要作用的是表面張力而不是粘性力(1959年)等。 馮卡門 (Theodore von Krmn，18811963) 1911年他歸納出鈍體阻力理論，即著名的“卡門渦街”理論 。1938年，馮卡門指導(dǎo)美國進(jìn)行第一次超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)，發(fā)明了噴氣助推起飛技術(shù)，使美國成為第一個(gè)在飛機(jī)上使用火箭助推器的國家。發(fā)表了著名的高速飛行中機(jī)翼壓力分布計(jì)算公式（卡門錢學(xué)森公式）。 流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史27/51周培源（周培源（19021902199

18、3)1993)，理論學(xué)家、流體力學(xué)家。，理論學(xué)家、流體力學(xué)家。1940-19481940-1948年間他發(fā)展湍流的模式理論。年間他發(fā)展湍流的模式理論。 19551955年年以后，他又發(fā)表了一系列論文，首先參照量子力學(xué)以后，他又發(fā)表了一系列論文，首先參照量子力學(xué)中氫原子角動(dòng)量守恒求出了作為湍流基元的軸對(duì)稱中氫原子角動(dòng)量守恒求出了作為湍流基元的軸對(duì)稱渦旋，然后通過統(tǒng)計(jì)平均求物理量，成為別開生面渦旋，然后通過統(tǒng)計(jì)平均求物理量，成為別開生面的先求解后平均的湍流理論。的先求解后平均的湍流理論。錢學(xué)森（錢學(xué)森（1911191120092009）長期擔(dān)任我國火箭導(dǎo)彈和航天器研制的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)職長期擔(dān)任我國火箭導(dǎo)

19、彈和航天器研制的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)，并以他在總體、動(dòng)力、制導(dǎo)、氣動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、務(wù)，并以他在總體、動(dòng)力、制導(dǎo)、氣動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、材料、計(jì)算機(jī)、質(zhì)量控制和科技管理等領(lǐng)域的豐富材料、計(jì)算機(jī)、質(zhì)量控制和科技管理等領(lǐng)域的豐富知識(shí)，為中國火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展作知識(shí)，為中國火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。同郭永懷提出了上下臨界馬赫數(shù)出了杰出的貢獻(xiàn)。同郭永懷提出了上下臨界馬赫數(shù)的概念，只有來流速度超過上臨界馬赫數(shù)時(shí)，才會(huì)的概念，只有來流速度超過上臨界馬赫數(shù)時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)激波。出現(xiàn)激波。流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史28/51Kolmogorov 標(biāo)度律（能量譜與波數(shù)的標(biāo)度律（能量譜與波數(shù)的-5/

20、3標(biāo)度律）標(biāo)度律）佘振蘇佘振蘇: 湍流普適性標(biāo)度律湍流普適性標(biāo)度律流體力學(xué)發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展簡史29/511.21.2 連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型 流體的宏觀特性和微觀運(yùn)動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)(particle)的概念：宏觀看非常小，可視為空間的一個(gè)點(diǎn)；微觀看又很大，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)包含足夠多的分子并保持著宏觀運(yùn)動(dòng)的一切特性 特點(diǎn)：（1）宏觀??；（2）微觀大；（3）可以忽略尺度效應(yīng)的最小單位。流體質(zhì)點(diǎn)流體質(zhì)點(diǎn)流體分子流體分子a30/51連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)( (continuum medium) )模型模型將流體看作由無數(shù)沒有微觀運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)組成的沒有空隙的連續(xù)體，表征流體運(yùn)動(dòng)的各物理量在時(shí)間和空間上都是連續(xù)分布和連續(xù)變

21、化的。p流體的密度p連續(xù)介質(zhì)模型是流體力學(xué)根本性的假定p特殊情況：稀薄氣體力學(xué)，波浪破碎1.2 1.2 連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型*limVVmV 31/51 1.3 1.3 流體中的作用力流體中的作用力表面力表面力表面力(surface force)是作用在流體表面或截面上且與作用面的面積成正比的力，表面力又稱面積力或接觸力表面力包括壓力和切力作用于單位面積上的壓力稱為壓強(qiáng)(pressure intensity) ，以p表示 作用于單位面積上的切力稱為切應(yīng)力，以表示 壓強(qiáng)和切應(yīng)力的單位：N/m2（Pa），KN/m2（KPa）PpA0limAPdPpAdA A0limAdAdA 32/51質(zhì)量力

22、質(zhì)量力 質(zhì)量力(mass force)是作用于流體的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上且與質(zhì)量成正比的力 對(duì)于均質(zhì)流體，質(zhì)量力與體積成正比，又稱體積力或超距力 質(zhì)量力包括重力和慣性力 單位質(zhì)量所受到的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力，用f表示,對(duì)于均質(zhì)流體,xyzfffFfm 單位質(zhì)量力在直角坐標(biāo)上的投影分別為 1.3 1.3 流體中的作用力流體中的作用力33/511.4 1.4 流體的流動(dòng)性、粘性與壓縮性流體的流動(dòng)性、粘性與壓縮性1. 流動(dòng)性流動(dòng)性 靜止流體在切應(yīng)力作用下，發(fā)生連續(xù)變形的特性。靜止流體在切應(yīng)力作用下，發(fā)生連續(xù)變形的特性。2. 粘性粘性 流體一旦運(yùn)動(dòng)，流體內(nèi)部就具有抵抗剪切變形的流體一旦運(yùn)動(dòng)，流體內(nèi)部就具有抵抗

23、剪切變形的特性，以內(nèi)摩擦力形式抗拒流層之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。特性，以內(nèi)摩擦力形式抗拒流層之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3. 壓縮性壓縮性 流體受到壓力作用后體積或密度發(fā)生變化的特性。流體受到壓力作用后體積或密度發(fā)生變化的特性。34/51 Td/dV VKp （1 1）體積壓縮率）體積壓縮率KT 流體體積的相對(duì)壓縮值與壓強(qiáng)增量之比：流體體積的相對(duì)壓縮值與壓強(qiáng)增量之比：T1dd/pKKV V （2 2）體積模量）體積模量 K 將將KT 的倒數(shù)定義為流體的體積模量的倒數(shù)定義為流體的體積模量 K ：35/51 液體表層的分子受到上下兩側(cè)分子的引力不同，在合引力的作用下，液體表面仿佛是一張拉緊的彈性膜。從宏觀上看，這種存在

24、于液體表面上的拉力稱為液體的表面張力 液體表面張力的大小可用表面張力系數(shù)表示，的單位為N/m 由于表面張力的作用，管內(nèi)的液體表面會(huì)高于或低于管外的液面，稱為毛細(xì)管現(xiàn)象 流體分子間的吸引力稱為內(nèi)聚力，流體分子與固體壁面分子之間的吸引力稱為附著力表面張力特性表面張力特性36/51 當(dāng)溫度為當(dāng)溫度為20時(shí)，水在玻璃管中的升高值的計(jì)算公式時(shí)，水在玻璃管中的升高值的計(jì)算公式29.8hmmd10.5hmmd 計(jì)算公式中的單位以mm計(jì) 水銀在玻璃管中的降低值的計(jì)算公式37/51 牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律38/51 為切應(yīng)力（為切應(yīng)力（N/mN/m2 2, Pa, Pa）；）； du/dy 為速度梯度，為

25、速度梯度，也稱角變形率；也稱角變形率； 為動(dòng)力粘度，單位為為動(dòng)力粘度，單位為 Pas 或 Ns/m m2 2。dddduFAyuy牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式牛頓內(nèi)摩擦定律的表達(dá)式式中：式中：39/51角變形率角變形率tandudtdddyddudtdyddt40/51 的方向的方向運(yùn)動(dòng)較快的液層作用于較慢的液層上的切應(yīng)力，其方向與運(yùn)動(dòng)方向相同；運(yùn)動(dòng)較慢的液層作用于運(yùn)動(dòng)較快的液層上切應(yīng)力，其方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。應(yīng)用條件應(yīng)用條件粘性流體41/51Edduy牛頓內(nèi)摩擦定律與胡克定律的差異牛頓內(nèi)摩擦定律與胡克定律的差異42/51 動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度 （ Ns/m2, Pas ） 是流體的主要物理性質(zhì)之一，與流體是流體的主要物理性質(zhì)之一，與流體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。 是溫度是溫度T和壓強(qiáng)和壓強(qiáng) p的函數(shù)的函數(shù)，一般情況一般情況下，下， p 的影響很小，主要與溫度的影響很小，主要與溫度T有關(guān)有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明： 液體液體值隨溫度值隨溫度T升高而減小；升高而減小； 氣體氣體值隨溫度值隨溫度T升高而增大。升高而增大。43/51 將動(dòng)力粘度將動(dòng)力粘度與密度與密度之比定義為運(yùn)動(dòng)粘之比定義為運(yùn)動(dòng)粘度度，單位為單位為 m2 2s。運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度44/5145/51例 題（牛頓內(nèi)摩擦定律） 兩平行平板