流體動力學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1流體流體(lit)動力學(xué)動力學(xué)第一頁，共21頁。f快快-慢慢f慢慢-快快粘滯粘滯(zhn zh)力力第1頁/共20頁第二頁，共21頁。vrrvr+drv+dvf慢慢-快快f快快-慢慢dSvrdrdvdSf dS 上內(nèi)摩擦力大小上內(nèi)摩擦力大小(dxio)： 為流體的黏度為流體的黏度(nind)系數(shù)系數(shù)dS 為流層的接觸面為流層的接觸面積積式中式中：drdv為為r處的速度梯度處的速度梯度（r，v）第2頁/共20頁第三頁，共21頁。 液體的黏度隨溫度液體的黏度隨溫度(wnd)升高升高而減小而減小 氣體的黏度隨溫度氣體的黏度隨溫度(wnd)升高升高而增大而增大 牛頓流體和非牛頓流體牛頓流體和非

2、牛頓流體表表 2-1單位：單位：Pa s 或或 N s/m2第3頁/共20頁第四頁，共21頁。v1v2雷諾數(shù)雷諾數(shù)： rvRe 雷諾數(shù)是一個雷諾數(shù)是一個(y )(y )無量綱無量綱的數(shù)的數(shù)流體在流體在長直圓管長直圓管中流動：中流動：第4頁/共20頁第五頁，共21頁。* *就生物傳輸系統(tǒng)的管徑、流速和管子就生物傳輸系統(tǒng)的管徑、流速和管子(gun zi)(gun zi)的的形狀，形狀，ReRe的臨界值會下降。若管子的臨界值會下降。若管子(gun zi)(gun zi)彎曲彎曲，則較低的，則較低的ReRe也可發(fā)生湍流，且彎曲度愈大也可發(fā)生湍流，且彎曲度愈大ReRe值愈值愈低。低。 * *流體做湍流時

3、伴隨流體做湍流時伴隨(bn su)(bn su)很大響聲，消耗能量較大很大響聲，消耗能量較大。臨床醫(yī)生可通過聽診器分辨不同的湍流聲，判斷血流。臨床醫(yī)生可通過聽診器分辨不同的湍流聲，判斷血流或者呼吸是否正常?；蛘吆粑欠裾！vrR10001000，層流，層流1000 15001000 1500，層流或湍流，層流或湍流15001500，湍流，湍流第5頁/共20頁第六頁，共21頁。12 12 過程中有能量過程中有能量(nngling)損耗損耗伯努利方程變?yōu)椋翰匠套優(yōu)椋篹ghvPghvP 222212112121 e 單位體積流體單位體積流體由由12 過程中過程中克服內(nèi)克服內(nèi)摩擦力所做的功摩

4、擦力所做的功第6頁/共20頁第七頁，共21頁。lPPRQ)(214 Rl理論推導(dǎo)理論推導(dǎo)(tudo)得系數(shù)：得系數(shù)： 8lPPRQ 8)(214 泊肅葉定律泊肅葉定律第7頁/共20頁第八頁，共21頁。泊肅葉定律泊肅葉定律(dngl)推導(dǎo)思推導(dǎo)思想：想：泊肅葉定律泊肅葉定律(dngl)推導(dǎo)（略）推導(dǎo)（略） 0F流速流速(li s)分布分布RdSdQ=v dS流量流量lPPRQ 8)(214 )(42221rRlPPv 第8頁/共20頁第九頁，共21頁。流速流速(li s)分布分布：)(42221rRlPPv vrvr 各流層流速各流層流速(li s)沿徑沿徑向呈拋物線分布向呈拋物線分布 平均速度

5、平均速度(pn jn s d) 管軸中心處，流速最大管軸中心處，流速最大 管壁處，流速最小管壁處，流速最小221max4RlPPv 0min v2218RlPPv 第9頁/共20頁第十頁，共21頁。 212148)(PPlPPRQ 泊肅葉定律泊肅葉定律(dngl)還還可寫成：可寫成：式中：式中：48Rl 流阻（流阻（Pa s /m3） PQ RUI 由流體的性質(zhì)由流體的性質(zhì)(xngzh)及流管的條件決定及流管的條件決定1）R, l 定：定： ， 2） 定：定： l ， R ， vR R的影響非常的影響非常(fichng)(fichng)顯著顯著第10頁/共20頁第十一頁，共21頁。 PQ 人體

6、人體(rnt)心血管系統(tǒng)心血管系統(tǒng)中：中：Q：心輸出量（血流量）：心輸出量（血流量）P：血壓：血壓(xuy)降降：外周阻力：外周阻力(zl)血管直徑對血流量血管直徑對血流量的影響非常顯著的影響非常顯著血壓、血黏度、血管條件對血流量血壓、血黏度、血管條件對血流量都有影響都有影響第11頁/共20頁第十二頁，共21頁。 某人一段某人一段30cm30cm長的主動脈，平均長的主動脈，平均(pngjn)(pngjn)半徑為半徑為1.2cm1.2cm，通過的平均，通過的平均(pngjn)(pngjn)血流量為血流量為80mLs-180mLs-1，血液的粘度為，血液的粘度為3 310103Pas,3Pas,求

7、該求該段主動脈的流阻和壓強降落。段主動脈的流阻和壓強降落。解：根據(jù)解：根據(jù)(gnj)流阻的定義可得流阻的定義可得0.067pR QPammHg8.883542288 3.0 100.33.14 (1.2 10 )LRN s mr 551.11 10 N s m 第12頁/共20頁第十三頁，共21頁。如管道粗細(xì)如管道粗細(xì)(cx)不均勻，不均勻，或管道或管道(gundo)不不水平，水平，dl取取 dl 為無限小的長度為無限小的長度(chngd)，dl 兩端的壓強差為兩端的壓強差為dP，dldPRQ 84dldP為壓強梯度為壓強梯度討論討論1第13頁/共20頁第十四頁，共21頁。討論討論(toln)

8、2Rl 設(shè)粘滯流體在粗細(xì)設(shè)粘滯流體在粗細(xì)(cx)均勻的水平圓管中流均勻的水平圓管中流動動 ，21PPe h1=h2，v1=v2eghvPghvP 222212112121 由粘滯由粘滯(zhn zh)流體的伯流體的伯努利方程努利方程得得:又根據(jù)泊肅葉定律又根據(jù)泊肅葉定律:lPPRQ 8)(214 QRle48 vRQ2 vRle28 第14頁/共20頁第十五頁，共21頁。QRle48 vRle28 或或粘性流體粘性流體理想流體理想流體第15頁/共20頁第十六頁，共21頁。如圖，牛頓粘性液體沿等粗水平管流動時壓力如圖，牛頓粘性液體沿等粗水平管流動時壓力(yl)沿管路沿管路降低的情況，已知降低的情

9、況，已知h=23cm，h1=15cm，h2=10cm，h3=5cm，a=10cm，求液體流動的平均速度？，求液體流動的平均速度？aaaahh3h2h1smghhgv/77. 0)5 . 0423. 0(2)4(2eghvPghvP222212112121由粘滯流體(lit)的伯努利方程解:等粗水平(shupng)管中,h相等, v相等CDCD段AhgPPeDCCDeghvPghvPDDDAAA4212122A=DhhhvPPPDAADA, 0,0又第16頁/共20頁第十七頁，共21頁。rvf 6 斯托克斯定律(dngl)流體黏度測定法之一流體黏度測定法之一：小球沉降法小球沉降法第17頁/共20

10、頁第十八頁，共21頁。小球小球(xio qi)沉降法：沉降法： 2, vGf阻阻f浮浮設(shè)小球半徑為設(shè)小球半徑為 r 、密度、密度(md)為為1 1 2，小球一開始小球一開始(kish)加速下降加速下降v=vs時時， 0F，勻速運動，勻速運動vs沉降速度（收尾速度）沉降速度（收尾速度）Srvgrgr 634342313 221)(92rgvS f浮浮+ f阻阻= G第18頁/共20頁第十九頁，共21頁。若若 1 2，小球小球(氣泡氣泡(qpo)上上浮浮v=vs時時， 0F，勻速運動，勻速運動(yns yndng)G+ f阻阻= f浮浮grrvgrS231334634 212)(92rgvS 若若 1 2，2292rgvS 仍設(shè)小球半徑為仍設(shè)小球半徑為 r 、密度、密度(md)為為1Gf阻阻f浮浮v流體流體 2 , 第19頁/共20頁第二十頁，共21頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會計學(xué)。粘滯力。牛頓粘滯定律。v。黏度的大小表征粘滯流體粘滯性的強弱。*就生物傳輸系統(tǒng)(xt