流體力學(xué)多媒體

1、流膂力學(xué)多媒體課件安徽建筑工業(yè)學(xué)院環(huán)境工程系王造奇緒論流膂力學(xué)是研討流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其運(yùn)用的科學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)重要分支。流膂力學(xué)研討的對(duì)象液體和氣體。流膂力學(xué)開(kāi)展簡(jiǎn)史流膂力學(xué)的研討方法作用在流體上的力流體的主要物理性質(zhì)流膂力學(xué)的模型流膂力學(xué)開(kāi)展簡(jiǎn)史第一階段16世紀(jì)以前：流膂力學(xué)構(gòu)成的萌芽階段第二階段16世紀(jì)文藝復(fù)興以后-18世紀(jì)中葉流膂力學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科的根底階段第三階段18世紀(jì)中葉-19世紀(jì)末流膂力學(xué)沿著兩個(gè)方向開(kāi)展歐拉、伯努利第四階段19世紀(jì)末以來(lái)流膂力學(xué)飛躍開(kāi)展第一階段16世紀(jì)以前：流膂力學(xué)構(gòu)成的萌芽階段公元前2286年公元前2278年大禹治水疏壅導(dǎo)滯洪水歸于河公元前300多年李冰都

2、江堰深淘灘，低作堰公元584年公元610年隋朝南北大運(yùn)河、船閘運(yùn)用埃及、巴比倫、羅馬、希臘、印度等地水利、造船、航海產(chǎn)業(yè)開(kāi)展系統(tǒng)研討古希臘哲學(xué)家阿基米德公元前250年奠定了流體靜力學(xué)的根底前往第二階段16世紀(jì)文藝復(fù)興以后-18世紀(jì)中葉流膂力學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科的根底階段1586年斯蒂芬水靜力學(xué)原理1650年帕斯卡“帕斯卡原理1612年伽利略物體沉浮的根本原理1686年牛頓牛頓內(nèi)摩擦定律1738年伯努利理想流體的運(yùn)動(dòng)方程即伯努利方程1775年歐拉理想流體的運(yùn)動(dòng)方程即歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程第三階段18世紀(jì)中葉-19世紀(jì)末流膂力學(xué)沿著兩個(gè)方向開(kāi)展歐拉實(shí)際、伯努利實(shí)驗(yàn)工程技術(shù)快速開(kāi)展，提出很多閱歷公式1769

3、年謝才謝才公式計(jì)算流速、流量1895年曼寧曼寧公式計(jì)算謝才系數(shù)1732年比托比托管測(cè)流速1797年文丘里文丘里管測(cè)流量實(shí)際1823年納維，1845年斯托克斯分別提出粘性流體運(yùn)動(dòng)方程組N-S方程第四階段19世紀(jì)末以來(lái)流膂力學(xué)飛躍開(kāi)展實(shí)際分析與實(shí)驗(yàn)研討相結(jié)合量綱分析和類似性原理起重要作用1883年雷諾雷諾實(shí)驗(yàn)判別流態(tài)1903年普朗特邊境層概念繞流運(yùn)動(dòng)1933-1934年尼古拉茲尼古拉茲實(shí)驗(yàn)確定阻力系數(shù)流膂力學(xué)與相關(guān)的臨近學(xué)科相互浸透，構(gòu)成很多新分支和交叉學(xué)科流膂力學(xué)的研討方法實(shí)際分析方法、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值方法相互配合，互為補(bǔ)充實(shí)際研討方法力學(xué)模型物理根本定律求解數(shù)學(xué)方程分析和提示本質(zhì)和規(guī)律實(shí)驗(yàn)方法類

4、似實(shí)際模型實(shí)驗(yàn)安裝數(shù)值方法計(jì)算機(jī)數(shù)值方法是現(xiàn)代分析手段中開(kāi)展最快的方法之一作用在流體上的力1.質(zhì)量力：作用在所研討的流體質(zhì)量中心，與質(zhì)量成正比重力慣性力單位質(zhì)量力重力2.外表力：外界對(duì)所研討流體外表的作用力，作用在外 外表，與外表積大小成正比應(yīng)力切線方向：切向應(yīng)力剪切力內(nèi)法線方向：法向應(yīng)力壓強(qiáng)FAFnF外表力具有傳送性流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)因粘性而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力流體的主要物理性質(zhì)慣性、粘性、緊縮膨脹性1.慣性密度常見(jiàn)的密度在一個(gè)規(guī)范大氣壓下：4時(shí)的水20時(shí)的空氣容重重度比重2.粘性：在外力作用下，流體微元間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨之產(chǎn)生阻抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力微觀機(jī)制：分子間吸引力、分子不規(guī)那么運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量交換

5、牛頓內(nèi)摩擦定律：切應(yīng)力：zvv+dvvxzdzya.速度梯度的物理意義角變形速度剪切變形速度vdt(v+dv)dtdvdtdzd流體與固體在摩擦規(guī)律上完全不同正比于dv/dz正比于正壓力，與速度無(wú)關(guān)b.動(dòng)力粘度系數(shù)：與流體性質(zhì)有關(guān)PaS運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)：m/s微觀機(jī)制：液體吸引力T氣體熱運(yùn)動(dòng)Tdv/dz牛頓流體o牛頓流體服從牛頓內(nèi)摩擦定律的流體水、大部分輕油、氣體等c.牛頓流體與非牛頓流體0dv/dzo塑性流體 非牛頓流體 塑性流體抑制初始應(yīng)力0后，才與速度梯度成正比牙膏、新拌水泥砂漿、中等濃度的懸浮液等dv/dzo擬塑性流體 擬塑性流體的增長(zhǎng)率隨dv/dz的增大而降低高分子溶液、紙漿、血液等dv

6、/dzo膨脹型流體 膨脹型流體的增長(zhǎng)率隨dv/dz的增大而添加淀粉糊、挾沙水流0dv/dzo膨脹型流體牛頓流體擬塑性流體塑性流體例：汽缸內(nèi)壁的直徑D=12cm，活塞的直徑d=11.96cm，活塞長(zhǎng)度L=14cm，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度為1m/s，光滑油的 =0.1Pas。求作用在活塞上的粘性力。解：留意：面積、速度梯度的取法dDL例：旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計(jì)，外筒固定，內(nèi)筒轉(zhuǎn)速n=10r/min。內(nèi)外筒間充入實(shí)驗(yàn)液體。內(nèi)筒r1=1.93cm，外筒 r2=2cm，內(nèi)筒高h(yuǎn)=7cm，轉(zhuǎn)軸上扭距M=0.0045Nm。求該實(shí)驗(yàn)液體的粘度。解：留意：1.面積A的取法； 2.單位一致hnr1r2得3.緊縮膨脹性a.緊縮系數(shù)在一定溫度下，密度的變化率與壓強(qiáng)的變化成正比體積模量彈性模量b.膨脹系數(shù)在一定壓強(qiáng)下，體積的變化率與溫度的變化成正比c.氣體理想氣體形狀方程R氣體常數(shù)空氣R=8.31/0.029=287J/kgK等溫過(guò)程：緊縮系數(shù)等壓過(guò)程：膨脹系數(shù)絕熱過(guò)程：緊縮系數(shù)低速規(guī)范形狀，v68m/s氣流可按不可緊縮流體處置外表張力和毛細(xì)景象1.外表張力：由分子的內(nèi)聚力引起單位：N/m發(fā)生在液氣接觸的周界、液固接觸的周界、不同