《流體力學(xué)》第一章導(dǎo)論課件

1、流體力學(xué)流體力學(xué) 58+6(實(shí)驗(yàn))/4.0 教材: 工程流體力學(xué) 莫乃榕主編 華中理工大學(xué)出版社, 2000年5月第1頁(yè)，共30頁(yè)。能源與動(dòng)力工程學(xué)院2003-2004學(xué)年度第一學(xué)期熱能與動(dòng)力工程 0104-0105熱能與動(dòng)力工程 0109-0110 教師: 李光正 土木工程與力學(xué)學(xué)院 力學(xué)系流體力學(xué)教研室第2頁(yè)，共30頁(yè)。第一章-導(dǎo)論1-1 流體力學(xué)的研究任務(wù)和研究方法1-2 連續(xù)介質(zhì)假說(shuō)1-3 流體的密度1-4 流體的粘性1-5 表面張力第3頁(yè)，共30頁(yè)。 流體 : 易于流動(dòng)的物體 流體力學(xué) : 宏觀的機(jī)械性質(zhì); 外力作用 下平衡及運(yùn)動(dòng)規(guī)律 易流動(dòng)性: 不能抵抗無(wú)論多么小的拉力和剪切力 研

2、究方法 理論分析 實(shí)驗(yàn)研究 數(shù)值計(jì)算第4頁(yè)，共30頁(yè)。流體力學(xué)學(xué)科發(fā)展簡(jiǎn)介第一時(shí)期-17世紀(jì)中葉以前特點(diǎn)阿基米德浮力定律漏壺計(jì)時(shí)水輪機(jī), 皮老虎第5頁(yè)，共30頁(yè)。第二時(shí)期-17世紀(jì)末葉至19世紀(jì)末葉特點(diǎn)1678年牛頓實(shí)驗(yàn)1738年伯努力方程1752年達(dá)朗伯佯謬1775年歐拉運(yùn)動(dòng)方程1781年復(fù)位勢(shì)理論第6頁(yè)，共30頁(yè)。第二時(shí)期-17世紀(jì)末葉至19世紀(jì)末葉1823-1845年Novier-Stokes方程1840年泊蕭葉流動(dòng)1845年亥姆霍茲定理1883年雷諾的發(fā)現(xiàn)1891年速度環(huán)量概念第7頁(yè)，共30頁(yè)。第三時(shí)期-20世紀(jì)初葉至20世紀(jì)中葉特點(diǎn)1902年庫(kù)塔定理1904年邊界層理論1910-19

3、45年機(jī)翼理論與實(shí)驗(yàn)的極大發(fā)展第8頁(yè)，共30頁(yè)。第三時(shí)期-20世紀(jì)初葉至20世紀(jì)中葉1912年卡門渦街1921年動(dòng)量積分關(guān)系式1932年熱線流速計(jì)1947年電子計(jì)算機(jī)1954年湍流特性的出色測(cè)量第9頁(yè)，共30頁(yè)。第四時(shí)期-20世紀(jì)中葉以后特點(diǎn)前沿-湍流,流動(dòng)穩(wěn)定性,渦旋和非定常流交叉學(xué)科和新分支: 工業(yè)流體力學(xué);氣體力學(xué);環(huán)境流體力學(xué) 稀薄氣體力學(xué);電磁流體力學(xué);微機(jī)電系統(tǒng) 宇宙氣體力學(xué);液體動(dòng)力學(xué);微尺度流動(dòng)與傳熱 地球流體力學(xué);非牛頓流體力學(xué) 生物流體力學(xué);多相流體力學(xué) 物理-化學(xué)流體力學(xué);滲流力學(xué)和流體機(jī)械等第10頁(yè)，共30頁(yè)。幾點(diǎn)結(jié)論生產(chǎn)與生活的需要發(fā)展的動(dòng)力17世紀(jì)中葉以后的三百五十

4、年中驚人的發(fā)展實(shí)驗(yàn)的作用及其特殊意義研究的前沿仍需努力我國(guó)學(xué)者對(duì)流體力學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)第11頁(yè)，共30頁(yè)?？ㄩT渦街D美國(guó)著名的塔科馬海峽大橋1940年11月7號(hào)在八級(jí)大風(fēng)中崩塌,是卡門渦街造成巨大破壞的例子.第12頁(yè)，共30頁(yè)。順 風(fēng)側(cè)風(fēng)側(cè)逆風(fēng)第13頁(yè)，共30頁(yè)?！白枇ξC(jī)”應(yīng)用:有麻點(diǎn)的高爾夫球比光滑的阻力小第14頁(yè)，共30頁(yè)。連續(xù)介質(zhì)假說(shuō)天衣無(wú)縫流體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)函數(shù)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)第15頁(yè)，共30頁(yè)。 1mm3 體積 水: 3.31019 個(gè)分子 空氣: 2.7 1016個(gè)分子 10-10mm3 體積 (相當(dāng)于一?；覊m體積)空氣: 2.7 106個(gè)分子失效情況: 稀薄氣體 激波(厚度與氣體分子平均自由

5、程同量級(jí))第16頁(yè)，共30頁(yè)。x0yzP*第17頁(yè)，共30頁(yè)。流體的密度x0yzP*體積膨漲系數(shù) aT = (dv/v)/dT= -(d/)/dTdm=d( v)=0 -dv/v = d/彈性模量 E = 1/k 體積壓縮系數(shù)第18頁(yè)，共30頁(yè)。F=AU/H=du/dyYXU0dyFu+duuH牛頓流體粘性實(shí)驗(yàn)第19頁(yè)，共30頁(yè)。CDBAdbady即du/dy是流體微團(tuán)的角變形速率, 也稱為剪切應(yīng)變率 稱動(dòng)力粘性系數(shù), 單位為 N.s/m2 為運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù), 單位為 m2/s流體的粘性隨溫度的變化: 對(duì)液體與氣體因機(jī)理不同變化趨勢(shì)是不同的第20頁(yè)，共30頁(yè)。表面張力和接觸角PP0R液體氣體表面

6、張力: -單位長(zhǎng)度所受拉力接觸角概念: 當(dāng)液體與固體壁面接觸時(shí), 在液體,固體壁面作液體表面的切面, 此切面與固體壁在液體內(nèi)部所夾部分的角度 稱為接觸角, 當(dāng) 為銳角時(shí), 液體潤(rùn)濕固體, 當(dāng) 為鈍角時(shí), 液體不潤(rùn)濕固體水與玻璃的 = 8090 水銀的 = 1380第21頁(yè)，共30頁(yè)。毛細(xì)現(xiàn)象 h水在玻璃管中上升高度 h=29.8/d(mm)水銀在玻璃管中下降高度 h=10.5/d(mm)內(nèi)聚力: 液體分子間吸引力附著力: 液體與固體分子間吸引力第22頁(yè)，共30頁(yè)。 (1)空氣的體積彈性模數(shù)E (a). P (b). T (c). (d). RT思考題(a)第23頁(yè)，共30頁(yè)。 (2) -是非牛

7、頓流體 (a). 水 (b).空氣 (c).血液 (d).瀝青思考題( C) (D)第24頁(yè)，共30頁(yè)。 (3) 流體的粘性與流體的-無(wú)關(guān) (a). 分子內(nèi)聚力 (b).分子動(dòng)量交換 (c). 溫度 (d). 速度梯度思考題 (D)第25頁(yè)，共30頁(yè)。(4)溫度升高時(shí)表面張力系數(shù)是- (A)增大 (B)減小 ( C)不變思考題(B)第26頁(yè)，共30頁(yè)。(5)毛細(xì)液柱高度h與-成反比 (A) 表面張力系數(shù) (B) 接觸角 ( C) 管徑 (D) 粘性系數(shù)思考題( C)第27頁(yè)，共30頁(yè)。(6) 液滴內(nèi)壓強(qiáng)p與大氣壓強(qiáng)p0之差 ( p - p0) - 0 (a). 0 (b).=0 (c).0思考題(A)第28頁(yè)，共30頁(yè)。 (7) 接觸角=? 時(shí),流體不濕潤(rùn)固體 (a) 120o (b