3 流體的運(yùn)動(dòng)ppt課件

1、13.1 理想流體的定常流動(dòng)；3.2 伯努力方程及其應(yīng)用； 3.3 黏性流體、層流、湍流；3.4 泊肅葉定律第三章 流體的運(yùn)動(dòng)2第一節(jié) 理想流體的定常運(yùn)動(dòng)一、理想流體二、定常流動(dòng)三、連續(xù)性方程31.流體的性質(zhì)流動(dòng)性流動(dòng)性黏性黏性可壓縮性可壓縮性主要因素次要因素一、理想流體(1) 絕對(duì)不可壓縮絕對(duì)不可壓縮(2) 完全沒(méi)有黏性（內(nèi)摩擦力）完全沒(méi)有黏性（內(nèi)摩擦力）2.理想流體4二、定常流動(dòng)二、定常流動(dòng)1. 定常流動(dòng)：流體通過(guò)空間任一固定點(diǎn)的流速不流體通過(guò)空間任一固定點(diǎn)的流速不 隨時(shí)間變化隨時(shí)間變化的流動(dòng)的流動(dòng)。n 流體的流速流體的流速v=f（x,y,z,t） 在實(shí)際問(wèn)題中，若空間各點(diǎn)的流速隨時(shí)間變化

2、十分緩慢，一般可看作定常流動(dòng)。n 定常流動(dòng)定常流動(dòng) v=f（x,y,z）52.流線和流管特點(diǎn)：特點(diǎn)：( (1) 1) 任意兩條流線不會(huì)相交； (2) 流體作定常流動(dòng)時(shí)，流線的形狀 不隨時(shí)間變化. （1）流線流線AvBv流速方向流速方向：曲線上任一點(diǎn)的切線方向。：曲線上任一點(diǎn)的切線方向。6特點(diǎn)：特點(diǎn)：流管外面的流體不會(huì)流入流管內(nèi)，流管外面的流體不會(huì)流入流管內(nèi)， 流管內(nèi)的流體不會(huì)流管內(nèi)的流體不會(huì)流出流管外。流出流管外。運(yùn)動(dòng)的流體可看作由許多流管組成通過(guò)研究流體在流管中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就可以了解整個(gè)流體的運(yùn)動(dòng)情況（2）流管流管 經(jīng)過(guò)截面S周界的流線所組 成的管狀體v1S1v2S27vv1122ss vs

3、 常常量量結(jié)論：結(jié)論：同一流管中截面積大處流速小，同一流管中截面積大處流速小， 截面積小處流速大截面積小處流速大適用條件：適用條件：(1)不可壓縮的流體不可壓縮的流體;(2)作定常流動(dòng)，同一流管。作定常流動(dòng)，同一流管。l體積流量體積流量：vSQ 單位單位: : m3/s 三、連續(xù)性方程8 對(duì)于不可壓縮的密度為r的均勻流體1122SSrrvv說(shuō)明：說(shuō)明：流體在流動(dòng)中流體在流動(dòng)中質(zhì)量質(zhì)量守恒守恒n 有分支管道的連續(xù)性方程：有分支管道的連續(xù)性方程：12n.QQQQnn221100.vvvvSSSS9第二節(jié) 伯努利方程及其應(yīng)用一、伯努利方程二、伯努利方程的應(yīng)用10功能原理：機(jī)械能的改變量等于外力和非保

4、守內(nèi)力做功的代數(shù)和.外AE v 理想流體無(wú)黏性理想流體無(wú)黏性一、伯努利方程221112221122vvPghPghr rr rr rr r 212vPghr rr r 常常量量壓強(qiáng)壓強(qiáng)單位體積動(dòng)能單位體積動(dòng)能單位體積勢(shì)能單位體積勢(shì)能伯努利方程11適用條件：適用條件：理想流體（不可壓縮，沒(méi)有黏性）定常流動(dòng)在同一細(xì)流管（同一流線）上單位： SI制制 PPa gm / s2 g 9.8 m / s2 r r kg/ m3 r r水水103kg/m3 h m v m/ s12推論：推論： 水平管的伯努利方程水平管的伯努利方程（h1=h2)2211221122 v vPPr rr r 水平管13S2v1

5、, P2P1;v2, P2P0空吸作用空吸作用水平管中壓強(qiáng)和流速的關(guān)系2二、伯努利方程的應(yīng)用1.空吸作用空吸作用142.流量計(jì)測(cè)量流體的流量測(cè)量流體的流量（水平放置（水平放置h1=h2）1222122ghQS SSS152211221122vvPPr rr r 2212212() v vPPr r 水平管的伯努利方程:1122vvss 1212vvss 121222122 (v PP )S(SS )r r 2212212() v vppr r 1212vvss 得：得：代入代入把把由連續(xù)性方程由連續(xù)性方程: :121 11 222122v(PPQ sSS(SS )r r ）16(1)(1)測(cè)量

6、液體的流量測(cè)量液體的流量101 PPghr r202 PPghr r1212 ()PPg hhr r 121222122(PPQS S(SS )r r ）流量：流量：(2)(2)測(cè)量氣體的流量測(cè)量氣體的流量r r 101 PPghr r 202 PPghr r 1212 ()PPg hhr r 170 BvvvA L1_直管，管口直管，管口A的截面與流體的流線平行的截面與流體的流線平行L2_直角彎管，管口直角彎管，管口B的截面與流體的流線垂直的截面與流體的流線垂直原理圖原理圖3.流速計(jì)流速計(jì)皮托管皮托管18 v vAABBPPrrrr221122 vABAPPr r 212vBAAPPr r

7、2()流速流速:0 BvvvA（1）測(cè)量液體的流速BAPPghr r Avvgh 219r r 風(fēng)速管風(fēng)速管vvB 0 Av ABPPghr r r rr rghvvB 2流速流速221122 v vAABBPPr rr r （2）測(cè)量氣體的流速）測(cè)量氣體的流速20 伯努利方程的應(yīng)用小結(jié)伯努利方程的應(yīng)用小結(jié)a求流體在管中某處的流速；求流體在管中某處的流速；b流體在管中某處的壓強(qiáng)；流體在管中某處的壓強(qiáng)；c流體在管道中的流量。流體在管道中的流量。 流量計(jì)、流速計(jì)、空吸作用、小孔流速等流量計(jì)、流速計(jì)、空吸作用、小孔流速等解題的方法：解題的方法： 運(yùn)用連續(xù)性方程和伯努利方程聯(lián)立解題運(yùn)用連續(xù)性方程和伯努

8、利方程聯(lián)立解題21第三節(jié) 黏性流體、層流、湍流一、牛頓黏性定律二、層流、湍流、雷諾數(shù)22一、牛頓黏性定律 流層之間因速度不同而作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)存在的切向相互作用力(內(nèi)摩擦力）vFSx dd二、層流、湍流二、層流、湍流 、雷諾數(shù)、雷諾數(shù)實(shí)際流體實(shí)際流體 特點(diǎn) 區(qū)別 判別湍流：流動(dòng)過(guò)程有聲 流速較大 伴有漩渦 雷諾數(shù)層流：流動(dòng)過(guò)程無(wú)聲 流速較小 23第四節(jié)第四節(jié) 泊肅葉定律泊肅葉定律一、泊肅葉定律二、黏性流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律24一、泊肅葉定律在給定壓力梯度條件下在給定壓力梯度條件下4RQ LPPQ21 在管子幾何形狀及黏度一定時(shí)在管子幾何形狀及黏度一定時(shí)不可壓縮的牛頓流體在水平圓管中作定常流動(dòng)不可壓縮的牛頓流體在水平圓管中作定常流動(dòng)25412()R PPQL泊肅葉定律泊肅葉定律適用條件：適用條件：（1）等截面的）等截面的水平水平圓管；圓管；（2）黏性流體作層流流動(dòng)。）黏性流體作層流流動(dòng)。 441288R (PP )R PQLL 26二、黏性流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、黏性流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)于黏性流體對(duì)于黏性流體EAA外黏性力1.1.黏性流體的伯努利方程黏性流體的伯努利方程wAV 克克服服黏黏性性力力wAV 黏黏性性力力 w_單位體積單位體積的黏性流體從截面的黏性流體從截面S1流到截面流到截面S2時(shí)，時(shí)， 黏性力所做的功黏性力所做的功221112221122vvwPghPghr