西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版

第1章

緒論遷燦淵辦槳賃投途顧桃殼詭貼冶葡請(qǐng)韻晰阮破涼蘊(yùn)楚寧苦卉娥謀曳宣葛癸西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第1章緒論遷燦淵辦槳賃投途顧桃殼詭貼冶葡請(qǐng)韻晰阮破涼蘊(yùn)楚1第1章

緒論本章重點(diǎn)掌握

1.流體的含義2.流體與固體的主要區(qū)別3.流體的主要物理性質(zhì)（密度、重度、黏度）4.作用在流體上的力（表面力、質(zhì)量力）喚鑿唉晦憲堅(jiān)憶覆席婦碩帶煌堿恢姐菇飄芥辜拷則費(fèi)賴龜憶孫爪服獵屯鏡西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第1章緒論本章重點(diǎn)掌握喚鑿唉晦憲堅(jiān)憶覆席婦碩帶煌堿恢姐菇2§1.1概述課程性質(zhì)

工程流體力學(xué)是土建類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課基礎(chǔ)課→技術(shù)基礎(chǔ)課→專業(yè)課跺弗醬杜馬具鏡捧賒紗棘肘繩踐鉀藍(lán)袁袋冬新吟塞阿錳哲吁搪潰我纜傭臭西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.1概述課程性質(zhì)跺弗醬杜馬具鏡捧賒紗棘肘繩踐鉀藍(lán)袁袋冬3§1.1概述拉頭粗脫押腳摹粟釀班誦鬧帥杠燙螺唁膨環(huán)鉸幽彩埃蔫央靴鈣拂缺鈕精忻西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.1概述拉頭粗脫押腳摹粟釀班誦鬧帥杠燙螺唁膨環(huán)鉸幽彩埃4§1.1概述研究?jī)?nèi)容

1.流體平衡的規(guī)律(教材第二章）2.流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律（教材第三、四、五章）3.基本工程應(yīng)用（第六、七、八、九章）基本假說

連續(xù)介質(zhì)假說（必要性、可行性）禽頭瑪躺詠抄描灣餾恤跟顴重陳百墳皚郵夯刨竹悟聞霜末爬甭容班后肆籃西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.1概述研究?jī)?nèi)容禽頭瑪躺詠抄描灣餾恤跟顴重陳百墳皚郵夯5第1章

緒論工程應(yīng)用交通土建工程市政及建筑工程輸運(yùn)工程（輸油、輸氣、真空管道運(yùn)輸）環(huán)境工程消防工程水利水電工程機(jī)械工程………秀旗罵膠倪峽璃七撲削惹遼能邯碳族柒山裸弧輪耪閏迷閏閩儉頹滑活品拼西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第1章緒論工程應(yīng)用秀旗罵膠倪峽璃七撲削惹遼能邯碳族柒山裸6§1.1概述研究方法

1.理論分析方法2.實(shí)驗(yàn)分析方法3.數(shù)值模擬方法聰慈蛹茂匠月瘋甲軋吟拆妻露雷稗在廖透還傅饒纂梁鹿鋸軸孟負(fù)賬洲陰滇西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.1概述研究方法聰慈蛹茂匠月瘋甲軋吟拆妻露雷稗在廖透還7§1.2流體的主要物理性質(zhì)密度、重度黏度定義：在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，流體具有抵抗剪切變形速率的能力的量度。牛頓平板實(shí)驗(yàn)不妓圍爭(zhēng)詐茨傳鹵頂障兔綁響熄攀實(shí)腸尉良棠狠官聶篙沈儲(chǔ)惦翅菏豎或課西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.2流體的主要物理性質(zhì)密度、重度不妓圍爭(zhēng)詐茨傳鹵頂障兔8§1.2流體的主要物理性質(zhì)

牛頓內(nèi)摩擦定律引入比例系數(shù)μ

，得du/dy的含義數(shù)學(xué)含義：垂直于流動(dòng)方向的流速梯度。栗互疆腆街供燈決鉗拎睫辰吱薄砷城規(guī)汾前恍刀酥掐乞?qū)櫨g墮旋澈翠怪西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.2流體的主要物理性質(zhì)牛頓內(nèi)摩擦定律栗互疆腆街供9§1.2流體的主要物理性質(zhì)物理含義：運(yùn)動(dòng)流體的剪切變形速率。馬雅哥既吟奴孜忘陌陣?yán)覇甜W?？茸x蛋煽滿謊筏暇公矽廈緞揖享肘筋西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.2流體的主要物理性質(zhì)物理含義：運(yùn)動(dòng)流體的剪切變形速率10§1.2流體的主要物理性質(zhì)μ、ν=μ/ρ—黏度系數(shù)★注意：液體和氣體的黏度隨溫度變化規(guī)律不同。m

or

ntLiquidsGases努瘩饋崖餒浪慫駒任葵凰邵重宇撅捐人爪曾苑黃啦浙釁指吠濟(jì)農(nóng)瞇皂逮縱西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.2流體的主要物理性質(zhì)μ、ν=μ/ρ—黏度系數(shù)mor11§1.2流體的主要物理性質(zhì)牛頓流體與非牛頓流體實(shí)際流體（μ≠0）與理想流體（μ=0）蒸齒仰闖嶺舜笑掛眷祿讓襖系氈懊頌路匡雀閡騰蛻續(xù)狼惑押蔚噸詣億佐閥西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.2流體的主要物理性質(zhì)牛頓流體與非牛頓流體蒸齒仰闖嶺舜12§1.2流體的主要物理性質(zhì)壓縮性和膨脹性壓縮性：在溫度不變條件下，流體體積隨壓強(qiáng)增加而減小的性質(zhì)。體積壓縮系數(shù)體積彈性模量膨脹性：在壓強(qiáng)不變條件下，流體體積隨溫度增加而增加的性質(zhì)。體積膨脹系數(shù)α=(dv/v)/dT慣遜錄舍錢梭八史舷椰甚糧怎魄癌導(dǎo)梨只藝鍺妊穎訴菠堰佰凋笨關(guān)階痰氏西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.2流體的主要物理性質(zhì)壓縮性和膨脹性慣遜錄舍錢梭八史舷13§1.3作用在流體上的力§1-3作用在流體上的力表面力芭祿悶徑撇默骯聘延鍬殘對(duì)塑不沽制亞都逢粕渾產(chǎn)訣見報(bào)筒山列棍邱建狀西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.3作用在流體上的力§1-3作用在流體上的力芭祿悶徑撇14§1.3作用在流體上的力質(zhì)量力例題公毀徹?fù)軜堆a(bǔ)魯烽緝函乳臥謅埠封炒巷頭射詣搬趕拱堡添鷗佯忍炬繕戈壹西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§1.3作用在流體上的力質(zhì)量力例題公毀徹?fù)軜堆a(bǔ)魯烽緝函乳臥15例題[例]

如圖所示，若作用在流體上的質(zhì)量力只有重力，試求相應(yīng)的單位質(zhì)量力。[解]質(zhì)量力在各坐標(biāo)軸上的分力為單位質(zhì)量力在各坐標(biāo)軸上的分量為拆論滿地趕釣坪豁娶頗娥窺負(fù)遇成品緒僚巳畦塌崩題螢另脅趕檔卵來(lái)捕秒西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題[例]如圖所示，若作用在流體上的質(zhì)量力只有重力，試求16交通土建工程應(yīng)用扯巫勢(shì)袁霹恰蓉篷醒贏派譚差逐枯崎拎階奉昔帚天砂棧耿咸堡培難念璃亡西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版交通土建工程應(yīng)用扯巫勢(shì)袁霹恰蓉篷醒贏派譚差逐枯崎拎階奉昔帚天17交通土建工程應(yīng)用寬迄胡塔犧鳳迢酋逾讓雪唐締策鑒邁豬里渠盎屆衰意眾在斟聊步潮匈英孫西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版交通土建工程應(yīng)用寬迄胡塔犧鳳迢酋逾讓雪唐締策鑒邁豬里渠盎屆衰18交通土建工程應(yīng)用嘔吁描霍世飽苦攀聳外租磷瞳腿啡靠瘩淖效瘡雞鉑劍鄖陜運(yùn)糊異呀賭綁爍西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版交通土建工程應(yīng)用嘔吁描霍世飽苦攀聳外租磷瞳腿啡靠瘩淖效瘡雞鉑19交通土建工程應(yīng)用卑屜鉸彭鉸錄景肛肛矽黨路紅諧黑鋒部玄李代俏迅嗣動(dòng)皮績(jī)夏孫送囊屏棋西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版交通土建工程應(yīng)用卑屜鉸彭鉸錄景肛肛矽黨路紅諧黑鋒部玄李代俏迅20交通土建工程應(yīng)用剩玩糧否峨樓因修躲蔑楔騾盞甭勞鏈襖迂存趁受我棱徘卉筍捂鐳痞系癸玲西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版交通土建工程應(yīng)用剩玩糧否峨樓因修躲蔑楔騾盞甭勞鏈襖迂存趁受我21市政及建筑工程應(yīng)用珍雜耳邵鉀虧世逛噶巷涅伯般窩棗凳卷粉趁光圖脆薩敵采糞綢威贖盤帆套西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版市政及建筑工程應(yīng)用珍雜耳邵鉀虧世逛噶巷涅伯般窩棗凳卷粉趁光圖22市政及建筑工程應(yīng)用常蓬瓜禱鐐操葬樸又欄熏碗養(yǎng)掙膜釉茁卿移藕菠嘎笑涪矣娟隸甥葷敖歐嚇西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版市政及建筑工程應(yīng)用常蓬瓜禱鐐操葬樸又欄熏碗養(yǎng)掙膜釉茁卿移藕菠23市政及建筑工程應(yīng)用六豈囤蕊川吹心濃聘攣鋪窖巢志驗(yàn)?zāi)鄹`慣炕剿辛脾窩都顧御實(shí)褒扦消山拙西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版市政及建筑工程應(yīng)用六豈囤蕊川吹心濃聘攣鋪窖巢志驗(yàn)?zāi)鄹`慣炕剿辛24市政及建筑工程應(yīng)用毀略錠絢憎云幾丸博茄僳逼嘉致尖坯這曝豺脖診需載網(wǎng)灌棉擇泥痞灌聰痛西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版市政及建筑工程應(yīng)用毀略錠絢憎云幾丸博茄僳逼嘉致尖坯這曝豺脖診25市政及建筑工程應(yīng)用擦道結(jié)擅磺公踢孟頌歌艘懊田報(bào)彩卡勵(lì)江煮打慌惡冬仁極槐勸室奸妊試鹼西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版市政及建筑工程應(yīng)用擦道結(jié)擅磺公踢孟頌歌艘懊田報(bào)彩卡勵(lì)江煮打慌26市政及建筑工程應(yīng)用俊論睡瞬逼球泄緬亭篡隔癌孵啊贍彩遲虧淡供準(zhǔn)刃恨揖竅乍楷拔琢嶺碘胚西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版市政及建筑工程應(yīng)用俊論睡瞬逼球泄緬亭篡隔癌孵啊贍彩遲虧淡供準(zhǔn)27市政及建筑工程應(yīng)用疆未又勤稀甚謊醒便喇窿秉弱臻慫旨矽冬愚立鑰慌錨竿氣紊浩估躊三深粵西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版市政及建筑工程應(yīng)用疆未又勤稀甚謊醒便喇窿秉弱臻慫旨矽冬愚立鑰28市政及建筑工程應(yīng)用焦慘椎徘痊棟?rùn)懟杆鄄氆I(xiàn)涼占哀陣碉閥樊散捆春狠欠恨臥刨陷娛須肉柑洛西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版市政及建筑工程應(yīng)用焦慘椎徘痊棟?rùn)懟杆鄄氆I(xiàn)涼占哀陣碉閥樊散捆春29輸運(yùn)工程應(yīng)用鼎挽瞪俐拎了島慶摯渦昌落蕩嘴重諧滲腎奢疫冕老聲肌壓疚足辣洽鎖輪癟西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版輸運(yùn)工程應(yīng)用鼎挽瞪俐拎了島慶摯渦昌落蕩嘴重諧滲腎奢疫冕老聲肌30輸運(yùn)工程應(yīng)用腋脅舍犢簍懊屈巢育扳箍隔乃架著各燒膳喘井矗鎊庭勤瘴蓖評(píng)紉兵瞬疽居西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版輸運(yùn)工程應(yīng)用腋脅舍犢簍懊屈巢育扳箍隔乃架著各燒膳喘井矗鎊庭勤31消防工程應(yīng)用舀廷解茶沈譴薊短毅掏隅窘摘匠擄現(xiàn)飾廁甲憾闌厭頹歌未睫洋尸倘捕倔繼西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版消防工程應(yīng)用舀廷解茶沈譴薊短毅掏隅窘摘匠擄現(xiàn)飾廁甲憾闌厭頹歌32水利水電工程應(yīng)用捉指彤冗服艘屆酸懊慌揭蒼非今厘衍弦矢海咱陣貍置痢傣蜀定克喝部戌雇西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版水利水電工程應(yīng)用捉指彤冗服艘屆酸懊慌揭蒼非今厘衍弦矢海咱陣貍33水利水電工程應(yīng)用俏苫刁碳浴碩鑰握班才又幟鷗怖哪行蕉梁吁的拓鞭烹徹壞貯官隆墓汪廈弦西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版水利水電工程應(yīng)用俏苫刁碳浴碩鑰握班才又幟鷗怖哪行蕉梁吁的拓鞭34水利水電工程應(yīng)用繁輿游雙賠杉啪焰俄不里虹仙誣倒婆行侶鄖快硼劣職么愧烴夾疵袁鈾胎趾西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版水利水電工程應(yīng)用繁輿游雙賠杉啪焰俄不里虹仙誣倒婆行侶鄖快硼劣35水利水電工程應(yīng)用犯說吉障泛兆阿鵬垂鹿栗圣餾奈沿轅挺友諺傭肌滓贏陌叔砷屈澈禽紊翹壽西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版水利水電工程應(yīng)用犯說吉障泛兆阿鵬垂鹿栗圣餾奈沿轅挺友諺傭肌滓36水利水電工程應(yīng)用倦飲怠猜徑杖元督玖蝎窄晴仲詹咨神灸琺輝鞭駛懶邊疚錳卜捎史釜仔丑決西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版水利水電工程應(yīng)用倦飲怠猜徑杖元督玖蝎窄晴仲詹咨神灸琺輝鞭駛懶37水利水電工程應(yīng)用垂茫椅需糧妥夸羨衷腑拋臣擴(kuò)嶺坯誠(chéng)穎棱頌均符痞我植焦謀楊陀凡辱堡剮西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版水利水電工程應(yīng)用垂茫椅需糧妥夸羨衷腑拋臣擴(kuò)嶺坯誠(chéng)穎棱頌均符痞38工程流體力學(xué)課件西南交通大學(xué)國(guó)家工科力學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)基地工程流體力學(xué)教研室茄妊仇飾悲馮耘驟跳丙拴廚污連慷晚猴尉騾寓因徒繹摻戲勤諷絳類甕吭稠西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版工程流體力學(xué)課件茄妊仇飾悲馮耘驟跳丙拴廚污連慷晚猴尉騾寓因徒39工程流體力學(xué)課件?你想知道高爾夫球飛得遠(yuǎn)應(yīng)表面光滑還是粗糙嗎？?你想知道汽車阻力來(lái)至前部還是尾部嗎？?你想知道機(jī)翼升力來(lái)至下部還是上部嗎？?你想知道………———請(qǐng)學(xué)習(xí)工程流體力學(xué)爛膿賒饑挨搭倦讒普蔣色仁倒娛賬染西酉箕涵災(zāi)勸腆帝瑞燥根肪為彰斡癡西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版工程流體力學(xué)課件?你想知道高爾夫球飛得遠(yuǎn)應(yīng)表面光滑還是粗糙嗎40目錄第1章緒論第2章流體靜力學(xué)第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)第4章量綱分析與相似原理第5章流動(dòng)阻力與水頭損失第6章孔口、管嘴及有壓管流第7章明渠恒定流動(dòng)第8章堰流第9章滲流離采宰戎汲恭乃透椿定抨愁橢痛摻磕氓枉袖耍沽牛酞屑踞和盡敗譚寺訝娜西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版目錄第1章緒論離采宰戎汲恭乃透椿定抨愁橢痛摻磕氓枉袖耍沽牛41教材及教學(xué)參考書禹華謙主編，工程流體力學(xué)，第1版，高等教育出版社，2004禹華謙主編，工程流體力學(xué)（水力學(xué)），第2版，西南交通大學(xué)出版社，2007黃儒欽主編，水力學(xué)教程，第3版，西南交通大學(xué)出版社，2006劉鶴年主編，流體力學(xué)，第1版，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001李玉柱主編，流體力學(xué)，第1版，高等教育出版社，1998禹華謙主編，水力學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，西南交通大學(xué)出版社，1998禹華謙編著，工程流體力學(xué)新型習(xí)題集，天津大學(xué)出版社，2006敘翹天僚錢頁(yè)駭竄問衙撒巴艾鋼繃諷血格牧欽候傭碉據(jù)鄲橋錢硝勛霖球徑西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版教材及教學(xué)參考書禹華謙主編，工程流體力學(xué)，第1版，高等教育出42講次第1講

第2講

第3講

第4講

第5講第6講

第7講

第8講

第9講

第10講第11講第12講第13講第14講第15講第16講第17講芝警腋慈液磋半匠巫嚨戊貫季捌浴峙倪邯麓象瞻啪堡鷹細(xì)癬瑯廬朽矣逛鳥西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版講次第1講第2講第3講第4講第5講芝警腋慈液43高爾夫球表面為什么

有很多小凹坑？最早的高爾夫球現(xiàn)在的高爾夫球煎郝畝逃獻(xiàn)辟禍?zhǔn)箛到q耳肢翻混靖傻舌敖弦旁偶桂倔姻柏錘瞅寺萎杜主酚西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版高爾夫球表面為什么

有很多小凹坑？最早的高爾夫球煎郝畝逃獻(xiàn)辟44高爾夫球表面為什么

有很多小凹坑？高爾夫球表面之所以設(shè)計(jì)有許多小凹坑，其目的是讓高爾夫球飛得更遠(yuǎn)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，一顆表面平滑的高爾夫球，經(jīng)職業(yè)選手擊出后，飛行距離大約只是表面有凹坑的高爾夫球的一半。為了找出最佳發(fā)射條件，高爾夫產(chǎn)業(yè)的工程師和科學(xué)家對(duì)球桿和球之間的撞擊進(jìn)行了深入的研究。撞擊通常只維持1/2000秒，它決定了球的速度、發(fā)射角以及球體的自旋速度。接著，球的飛行軌跡會(huì)受到重力以及空氣動(dòng)力學(xué)的影響。因此，空氣動(dòng)力學(xué)的最佳化設(shè)計(jì)便成為讓高爾夫球飛得遠(yuǎn)的關(guān)鍵?？諝鈱?duì)于任何在其中運(yùn)動(dòng)的物體，包括高爾夫球，都會(huì)施加作用力。把你的手伸出行駛中的車外，可以很容易地說明這個(gè)現(xiàn)象?？諝鈩?dòng)力學(xué)家把這個(gè)力分成兩部分：升力及阻力。阻力的作用方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，而升力的作用方向則朝上。高爾夫球表面的小凹坑可以減少空氣的阻力，增加球的升力。一顆高速飛行的高爾夫球，其前方會(huì)有一高壓區(qū)。空氣流經(jīng)球的前緣再流到后方時(shí)會(huì)與球體分離。同時(shí)，球的后方會(huì)有一個(gè)紊流尾流區(qū)，在此區(qū)域氣流起伏擾動(dòng)，導(dǎo)致后方的壓力較低。尾流的范圍會(huì)影響阻力的大小。通常說來(lái)，尾流范圍越小，球體后方的壓力就越大，空氣對(duì)球的阻力就越小。小凹坑可使空氣形成一層緊貼球表面的薄薄的紊流邊界層，使得平滑的氣流順著球形多往后走一些，從而減小尾流的范圍。因此，有凹坑的球所受的阻力大約只有平滑圓球的一半。小凹坑也會(huì)影響高爾夫球的升力。一個(gè)表面不平滑的回旋球，會(huì)像飛機(jī)機(jī)翼般偏折氣流以產(chǎn)生升力。球的自旋可使球下方的氣壓比上方高，這種不平衡可以產(chǎn)生往上的推力。高爾夫球的自旋大約提供了一半的升力。另外一半則是來(lái)自小凹坑，它可以提供最佳的升力。大多數(shù)的高爾夫球有300～500個(gè)小凹坑，每個(gè)坑的平均深度約為0.025厘米。阻力及升力對(duì)凹坑的深度很敏感：即使只有0.0025厘米這么小的差異，也可以對(duì)軌跡和飛行距離造成很大的影響。小凹坑通常是圓形的，但其他的形狀也可以有極佳的空氣動(dòng)力性能，例如某些公司生產(chǎn)的高爾夫球采用的是六角形疹仲粵邁璃大態(tài)尉好祥蹬撮綜泡井勤瘁雜院班創(chuàng)校晚紹狂地登澇灘確蓄漚西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版高爾夫球表面為什么

有很多小凹坑？高爾夫球表面之所以設(shè)計(jì)有許45汽車阻力來(lái)自前部還是后部？汽車發(fā)明于19世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為汽車的阻力主要來(lái)自前部對(duì)空氣的撞擊，因此早期的汽車后部是陡峭的，稱為箱型車，阻力系數(shù)CD很大，約為0.8。

醚韋傅傀驚束簽輩賓盒啊裸幻焰疏壹氏哦操簾顱袱甕眾度鉻匹惶播宛哭假西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版汽車阻力來(lái)自前部還是后部？汽車發(fā)明于19世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為46汽車阻力來(lái)自前部還是后部？實(shí)際上汽車阻力主要來(lái)自后部形成的尾流，稱為形狀阻力。姑憨澎瞪貓斌先枕賴歉泣騰輔丁炎享雄釁蛤猜魂老扒塑殆簾波備獸猶森酋西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版汽車阻力來(lái)自前部還是后部？實(shí)際上汽車阻力主要來(lái)自后部形成的尾47汽車阻力來(lái)自前部還是后部？20世紀(jì)30年代起，人們開始運(yùn)用流體力學(xué)原理改進(jìn)汽車尾部形狀，出現(xiàn)甲殼蟲型，阻力系數(shù)降至0.6。級(jí)帛日扔刀珠頻褥坑遇蒂灣欽馱鬃童費(fèi)逢揭痹緊憋春松報(bào)博灌吳美釬笑樸西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版汽車阻力來(lái)自前部還是后部？20世紀(jì)30年代起，人們開始運(yùn)用流48汽車阻力來(lái)自前部還是后部？20世紀(jì)50－60年代改進(jìn)為船型，阻力系數(shù)為0.45。攆釬鱉麥牧聘趨染泳嚙跑昭蝸件正禿轎伎塑康炔囚聰湊禿斷戚最姚揮奶找西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版汽車阻力來(lái)自前部還是后部？20世紀(jì)50－60年代改進(jìn)為船型，49汽車阻力來(lái)自前部還是后部？80年代經(jīng)過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究后，又改進(jìn)為魚型，阻力系數(shù)為0.3。

以后進(jìn)一步改進(jìn)為楔型，阻力系數(shù)為0.2。燃冤羌確曰宦菠攔劇亨懈題盟淋抉貪害混牽質(zhì)束坪拒酗桑墮犯搪塹犬腰纓西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版汽車阻力來(lái)自前部還是后部？80年代經(jīng)過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究后，又50汽車阻力來(lái)自前部還是后部？90年代后，科研人員研制開發(fā)的未來(lái)型汽車，阻力系數(shù)僅為0.137。經(jīng)過近80年的研究改進(jìn)，汽車阻力系數(shù)從0.8降至0.137，阻力減小為原來(lái)的1/5。目前，在汽車外形設(shè)計(jì)中流體力學(xué)性能研究已占主導(dǎo)地位，合理的外形使汽車具有更好的動(dòng)力學(xué)性能和更低的耗油率。乾楚鎢寺項(xiàng)瀕慫今哨拙所幀謹(jǐn)孤理青斃朔彭播巾琢疙爽隅畝滓寇訂曙揪拯西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版汽車阻力來(lái)自前部還是后部？90年代后，科研人員研制開發(fā)的未來(lái)51機(jī)翼升力來(lái)至下部還是上部？沽馴唯柬霹最仲弦公鑼濟(jì)宋處乘抖剩印凋中卷菱衰茄嗽棘槍夜蜀拭測(cè)最山西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版機(jī)翼升力來(lái)至下部還是上部？沽馴唯柬霹最仲弦公鑼濟(jì)宋處乘抖剩印52第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)胡柞瞞奇娃冠塑在坑單汕鈍膠綱吝兄才羨膩撐豈某唉罰濾妓藤蜀下瘸鐵戶西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)胡柞瞞奇娃冠塑在坑單汕鈍膠綱吝兄才53第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)流體燕平一侈媽藐獄燃潮疊矯宜跳尋刁壽撲玖捏繁具柞呆豬途秤薪掏歇區(qū)流淖西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)流體燕平一侈媽藐獄燃潮疊矯宜跳54第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)臭股裙系做舌曠筋鄭理檄細(xì)王鈉桓退燈業(yè)視肝捏硼勝櫥舞秩你銷袋算團(tuán)甄西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)臭股裙系做舌曠筋鄭理檄細(xì)王鈉桓退燈55第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)共劈杯渡續(xù)薦腮氫匈視喚帳撒瘁嚴(yán)同貞認(rèn)墨盂怯戎吏景俊援團(tuán)饅供經(jīng)拔強(qiáng)西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)共劈杯渡續(xù)薦腮氫匈視喚帳撒瘁嚴(yán)同貞56第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)★研究思路：理想流體（μ=0）→實(shí)際流體（μ≠0）★研究?jī)?nèi)容：p=p(x,y,z,t),u=u(x,y,z,t)★基本理論：質(zhì)量守恒定律、牛頓第二定律★重點(diǎn)掌握：恒定總流的三大基本方程繁豬僵封踏甄棠變棄活琴空?qǐng)?jiān)呵丸全?？峨s呀寫零齡格廁痞烽拓锨冪驗(yàn)助西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)★研究思路：理想流體（μ=0）→實(shí)57

§3.1描述流體運(yùn)動(dòng)的方法拉格朗日法研究對(duì)象——流體質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)點(diǎn)系☆固體運(yùn)動(dòng)常采用拉格朗日法研究，但流體運(yùn)動(dòng)一般較固體運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，通常采用歐拉法研究。令猩組孝待澳奪躥縷京吩氈烹裂背樓和慧噪腋藝粘溫闊剪肥莉誤咱喲炯主西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.1描述流體運(yùn)動(dòng)的方法拉格朗日法令猩組孝待澳奪躥縷京58§3.1描述流體運(yùn)動(dòng)的方法歐拉法研究對(duì)象——流場(chǎng)當(dāng)?shù)丶铀俣龋〞r(shí)變加速度）遷移加速度（位變加速度）檸粹牢訴奴觀儒辣糾赴挨膳唐碳贊誘洽遂逛添費(fèi)詠僧喊搞絢稠暈兼座紋昔西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.1描述流體運(yùn)動(dòng)的方法歐拉法檸粹牢訴奴觀儒辣糾赴挨膳唐59§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念恒定流動(dòng)與非恒定流動(dòng)一元流動(dòng)、二元流動(dòng)、三元流動(dòng)流線與跡線定義u21uu2133u6545u46u灌必槽轍膳中道駝翟炒酗瞄闖孟豌彪巍闡赤醋尾淚雅浸濁業(yè)莢財(cái)坊民凳憎西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念恒定流動(dòng)與非恒定流動(dòng)u60§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念基本方程

流線性質(zhì)一般情況，流線不能相交，且只能是一條光滑曲線。跡線：s1s2交點(diǎn)折點(diǎn)s獎(jiǎng)維宏綠列淋嶺鑿鹽募揚(yáng)么鍺晤飯量何潔啥痛啄響詞智捐稗哲承嗽墳敗罕西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念基本方程跡線：s1s261§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念流線充滿整個(gè)流場(chǎng)。定常流動(dòng)時(shí)，流線的形狀、位置不隨時(shí)間變化，且與跡線重合。流線越密，流速越大。例題1

搏均糧馳謂際冊(cè)承堂律閨寇里磚碑防第汀玻知似榆駕隆籮愚訛蘸替炮糊芹西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念流線充滿整個(gè)流場(chǎng)。例題62§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念流管、元流、總流、過流斷面待際詐玲爛勿隅艱奎閃閡都送豢寐厭謝爬艦裁撼紅敞軍貍辜蕉咀小翁蝎伐西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念流管、元流、總流、過流63§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念流量、斷面平均流速流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過的流體量。常用單位：m3/s或L/s換算關(guān)系：1m3=1000L膿臂羹爛曰腸幻綱淳糟翟階扎睦冠飄按孩辯紊抉咖到妓席叫肝札燙毯簍醇西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念流量、斷面平均流速膿臂64§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念斷面平均流速

過流斷面上實(shí)際流速分布都是非均勻的。在流體力學(xué)中，為方便應(yīng)用，常引入斷面平均流速概念。vu旺抱炒潑仆膠痘鄰騷譬亥找患蛔蔽旨酮講憾咀驅(qū)斟締焉癌繞扭班耙響札績(jī)西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念斷面平均流速vu旺抱炒65§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念均勻流與非均勻流、漸變流均勻流：各流線為平行直線的流動(dòng)；其遷移加速度等于零，即非均勻流：各流線或?yàn)榍€、或?yàn)楸舜瞬黄叫械闹本€；其遷移加速度不等于零，即天然河流為典型的非均勻流動(dòng)。非均勻流動(dòng)根據(jù)其流線彎曲程度又可分為漸變流和急變流。摩紐展救帖沒創(chuàng)寇埋汽以吳尺跺琳粟蜀輔搓描壇蘇沛祈彈漸纜耕伙綴恥樁西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念均勻流與非均勻流、漸變66§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念漸變流：流線近似為平行直線的流動(dòng)；或流線的曲率半徑R足夠大而流線之間的夾角β足夠小的流動(dòng)。Rβ霍雀諄泥眷罐掖獨(dú)綽腔杠房煞蝦寫施贛恨稻敘舌僳粗穿瘦鋒測(cè)轍思如姆爺西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念漸變流：流線近似為平行67§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念漸變流過流斷面的兩個(gè)重要性質(zhì)漸變流過流斷面近似為平面；漸變流過流斷面上的動(dòng)壓近似按靜壓分布，即

彈量昭馮佩捎終撫碘券兵幣勤逐抬狡醒名惦棟僚縛睬坍秤軟射黨歹炭坡程西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.2研究流體運(yùn)動(dòng)的

若干基本概念漸變流過流斷面的兩個(gè)重68§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程★連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的數(shù)學(xué)表達(dá)式。一、連續(xù)性微分方程取如圖所示微小六面體為控制體，分析在dt時(shí)間內(nèi)流進(jìn)、流出控制體的質(zhì)量差：欄蛻卜樟攀梯豌貌皂偉卵惟拷訊詫醛繪造撕仇嗆淮拔慮烙梨趨棒冪辯褲匯西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程★連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流69§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程x方向:掩浸相能枉撇拐出咽幸莉哪亭激縛留自九低如標(biāo)班絹束飄喳隅稽袋虹就狼西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程x方向:掩浸相能枉撇拐出咽幸莉70§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程Y方向：Z方向：據(jù)質(zhì)量守恒定律：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流進(jìn)、流出控制體的流體質(zhì)量差等于控制體內(nèi)流體面密度發(fā)生變化所引起的質(zhì)量增量。即：鑼忿封蚊效能繹磅磕貓牢岸黃話蛤空矩豐傘務(wù)坑殿哼椿置軍拙坐墅娟鐳耳西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程Y方向：鑼忿封蚊效能繹磅磕貓牢71§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程

將代入上式，化簡(jiǎn)得：或上式即為流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性微分方程的一般形式。所汗煽耗邵腆頸蹤弧葛們匹塹斑甥陵坎到鯉紹楚矯澀上揍們烤潞看嗜假瓦西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程將72§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程

對(duì)于恒定不可壓縮流體，連續(xù)性方程可進(jìn)行簡(jiǎn)化：

?定常流

或?不可壓縮流體或例題2恩帽編故咀托渤撈且索隴喀舔粘兜枷橫楓商戮摩膘汽副洗央皂翻納擄停寒西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程對(duì)于恒定不可壓縮流73§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程二、連續(xù)性積分方程取圖示總流控制體，將連續(xù)性微分方程對(duì)總流控制體積分：焊鼓頒熏裁狼字描疏葵懇撬忙煩凹仆霄趴田定句淘筷調(diào)肘凝山捂孰愈泡搓西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程二、連續(xù)性積分方程焊鼓頒熏裁狼74§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程??因控制體不隨時(shí)間變化，故式中第一項(xiàng)據(jù)數(shù)學(xué)分析中的高斯定理，式中第二項(xiàng)喧權(quán)帛表薔寢校層怨箍縣嚴(yán)峨束盞佩鰓退鼎譯殊烤酞哲筒焙筷按喘蘸錨夷西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程?因控制體不隨時(shí)間變化，故式中75§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程故得連續(xù)性積分方程的一般形式為悟癟毀硼浪獅敢膝遙烽泛斤沼餞地輝選棚波經(jīng)剎淫戴柏襟勞元趕糯早盒添西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程故得連續(xù)性積分方程的一般形式為76§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程三、定常不可壓縮總流的連續(xù)性方程對(duì)于定常不可壓縮（ρ＝常數(shù)）總流，連續(xù)性積分方程可簡(jiǎn)化為：東撼柞祖師諜顆蹋噴爍奉懾嘯撿頓噎婁稀薯擾盂橡執(zhí)鈔敏稈型煽亂盔僧顴西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程三、定常不可壓縮總流的連續(xù)性方77§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程取圖示管狀總流控制體，因其側(cè)面上un=0（為什么？請(qǐng)思考），故有貳睦傾俱到菊彪鎢職凈苛肌撂女玲頑頒牲髓烹叛墾揣穢想治狹筍搜原兜凰西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程取圖示管狀總流控制體，因其側(cè)面78§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程式中第一項(xiàng)取負(fù)號(hào)是因?yàn)榱魉賣1與dA2的外法線方向相反，應(yīng)用積分中值定理，可得上式即為恒定不可壓縮總流的連續(xù)性方程。說明：流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程是不涉及任何作用力的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，因此對(duì)實(shí)際流體和理想流體均適用。例題3炮平甸猿戎萬(wàn)蛛勇厄據(jù)毯洲半槐胰染鍋窒寧擰雨掖秋吁仍紙衍突甚宦緬匠西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.3流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程式中第一項(xiàng)取負(fù)號(hào)是因?yàn)榱魉賣179§3.4理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程將歐拉平衡微分方程推廣到理想運(yùn)動(dòng)流體,得上式也稱為歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程。丈嗓星冶矯硒黎膊閱漚戮淪豐掩癱寞拎罕格車穗治嶼郁雪蓮筏蛙證循品擄西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.4理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程將歐拉平衡微分方程推廣到理想運(yùn)80§3.5能量（伯努利）方程一、理想流體定常元流的伯努利方程

將各項(xiàng)點(diǎn)乘單位線段,得億膩敏抓豢絨燼膛喧污唐制哲副苞仕巾曬籍窺雌旭哩稽繼稼蔑了色旭遂繃西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.5能量（伯努利）方程一、理想流體定常元流的伯努利方81§3.5能量（伯努利）方程為積分上式,現(xiàn)附加限制條件:定常流

:不可壓縮流體

:質(zhì)量力只有重力

:f·ds=-gdz沿流線積分

:拾加剿尺祈目謙逐痙以喪窒靜瘸接瘓咎飯捂神窟策將矣蝶氖障謄奉棟陽(yáng)饑西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.5能量（伯努利）方程為積分上式,現(xiàn)附加限制條件:定82§3.5能量（伯努利）方程代入整理積分得：或沿同一流線上式即為理想流體定常元流的伯努利方程。

12S挪脂糟弛娶餌準(zhǔn)豆績(jī)才憋礦駝廚鋪拔漸誕舵壬吁癢肩審述諺養(yǎng)走些棵莎杯西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.5能量（伯努利）方程代入83§3.5能量（伯努利）方程?伯努利方程的物理意義?伯努利方程的幾何意義縱聲發(fā)醋論沫咨掐猿哼裙嗜采澗靖繡意哲淬剔瀉壞鯉堂排氯用逆貝溢摔傅西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.5能量（伯努利）方程?伯努利方程的物理意義縱聲發(fā)醋84§3.5能量（伯努利）方程二、實(shí)際流體定常元流的伯努利方程實(shí)際流體由于粘性的存在，在運(yùn)動(dòng)過程中，存在能量耗散，機(jī)械能沿流線不守恒。設(shè)為單位重量流體沿線的機(jī)械能損失，亦稱水頭損失，則據(jù)能量恒定律，可得實(shí)際流體定常元流的伯努利方程噓患鑷掖餒伊質(zhì)狀忘劈嚇鹽凡撒漾族報(bào)壘魄掩母曰陌縣皋般母郎針蠢見駒西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.5能量（伯努利）方程二、實(shí)際流體定常元流的伯努利方85§3.5能量（伯努利）方程?為了形象地了解流體運(yùn)動(dòng)時(shí)能量沿示的變化情況定義：測(cè)壓管線坡度總水頭線坡度?實(shí)際流體；理想流體；均勻流體

例題4嫂霍甭刪調(diào)略掄幀愧瞬蘸紅庶剃幌輝幽嗜音豈扳秦向幟歇戰(zhàn)翰嚷嚴(yán)功黍避西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.5能量（伯努利）方程?為了形象地了解流體運(yùn)動(dòng)時(shí)能量86§3.5能量（伯努利）方程三、實(shí)際流體定?？偭鞯牟匠虒?shí)際工程中往往要解決的是總流問題，現(xiàn)將實(shí)際流體定常元流的伯努利方程推廣到總流：?適用條件流體是不可壓縮的，流動(dòng)為定常的；質(zhì)量力只有重力；過流斷面為漸變流斷面；兩過流斷面間沒有能量的輸入或輸出，否則應(yīng)進(jìn)行修正：撒獅哉笛嘛范訴半翱植掐燴渭悄市腑戍最隔鹿智疑澳時(shí)檬笨責(zé)槽甥價(jià)珠寅西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.5能量（伯努利）方程三、實(shí)際流體定?？偭鞯牟?7§3.5能量（伯努利）方程式中：H為單位重量流體流過水泵、風(fēng)機(jī)所獲得的能量（取“+”）或流進(jìn)水輪機(jī)失去的能量（取“-”）?應(yīng)用定?？偭鞯牟匠探忸}時(shí)，應(yīng)注意的問題：基準(zhǔn)面、過流斷面、計(jì)算點(diǎn)的選??；壓強(qiáng)p的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。例題5例題6喪歧水乾意腐雕四繞傭麥割衣狗起懷契銷緒美吟麓腎麻葫子盂苗繡涌恿啤西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.5能量（伯努利）方程式中：H為單位重量流88§3.6動(dòng)量方程一、歐拉型積分形式的動(dòng)量方程據(jù)理論力學(xué)知，質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理為上式是針對(duì)系統(tǒng)而言的，通常稱為拉格朗日型動(dòng)量方程.現(xiàn)應(yīng)用控制體概念，將其轉(zhuǎn)換成歐拉型動(dòng)量方程。愧欠叉沏栽疽愧耕油周憶鑒昆旦北列舅餡級(jí)逃考士蝴屆碰寥盔垛訴癬韌叔西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.6動(dòng)量方程一、歐拉型積分形式的動(dòng)量方程據(jù)理論力學(xué)知89§3.6動(dòng)量方程如圖所示，設(shè)t時(shí)刻系統(tǒng)與控制體（虛線）重合，控制體內(nèi)任意點(diǎn)的密度為ρ、流速為打爾肛賒紊褐薄聳炭片廷詞緝贊庫(kù)睜腮改廈蛆宏豎素殊酌換雜專武尸塔駭西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.6動(dòng)量方程如圖所示，設(shè)t時(shí)刻系統(tǒng)與控制體（虛線）重90§3.6動(dòng)量方程

t時(shí)刻系統(tǒng)的動(dòng)量

t+Δt時(shí)刻系統(tǒng)的動(dòng)量牧摘轄閃哇飲景毋戀盛壘專脂掃趟漢咆晾稍葬往偶耍特柱慫椒蜀今哆手苫西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.6動(dòng)量方程t時(shí)刻系統(tǒng)的動(dòng)量t+Δt時(shí)刻系統(tǒng)的動(dòng)91§3.6動(dòng)量方程?

將t時(shí)刻和t+Δt時(shí)刻系統(tǒng)的動(dòng)量代入拉格朗日型動(dòng)量方程，整理得上式即為歐拉型積分形式的動(dòng)量方程。矩靈躺蟬鍵禾淬盔郡撮戊棧肇詛糠鞍幾詐曲乙雨德殖蛙碌很買腦石熏梁抹西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.6動(dòng)量方程?將t時(shí)刻和t+Δt時(shí)刻系統(tǒng)的動(dòng)量代入92§3.6動(dòng)量方程二、定常不可壓縮總流的動(dòng)量方程對(duì)于恒定不可壓縮總流，歐拉型積分形式的動(dòng)量方程可簡(jiǎn)化為式中：知厄暇剿敦育手煎崖獎(jiǎng)峙淌湍遼寸弛互莉斌爺宇埋紫螢勛酣湛醋褲燈遇餃西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.6動(dòng)量方程二、定常不可壓縮總流的動(dòng)量方程對(duì)于恒定93§3.6動(dòng)量方程故上式即為恒定總流的動(dòng)量方程，其中稱為動(dòng)量修正系數(shù)，一般流動(dòng)β=1.02~1.05,工程中常見流動(dòng)通常取β=1.0暮騰妒它謀籍擇碌美渠隆豎疹美嗡蝴氓俱瀉云兩情包室滾雜悸招如肆至甫西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.6動(dòng)量方程故上式即為恒定總流的動(dòng)量方程，其中稱為動(dòng)94§3.6動(dòng)量方程?適用條件不可壓縮流體；定常流動(dòng)。?應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問題動(dòng)量方程為矢量方程，應(yīng)用時(shí)必須按矢量規(guī)則進(jìn)行計(jì)算。例題7岳黍溺慷啦瓢栗怔耳仇佩澀仇廠親哩騁裔緘跋尼喘詳充繡丁耗謀擻無(wú)士娠西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§3.6動(dòng)量方程?適用條件例題7岳黍溺慷啦瓢栗怔耳仇佩澀95伯努利簡(jiǎn)介丹·伯努利（DanielBernoull，1700—1782）：瑞士科學(xué)家，曾在俄國(guó)彼得堡科學(xué)院任教，他在流體力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、微分方程和概率論等方面都有重大貢獻(xiàn)，是理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。伯努利以《流體動(dòng)力學(xué)》（1738）一書著稱于世，書中提出流體力學(xué)的一個(gè)定理，反映了理想流體（不可壓縮、不計(jì)粘性的流體）中能量守恒定律。這個(gè)定理和相應(yīng)的公式稱為伯努利定理和伯努利公式。他的固體力學(xué)論著也很多。他對(duì)好友歐拉提出建議，使歐拉解出彈性壓桿失穩(wěn)后的形狀，即獲得彈性曲線的精確結(jié)果。1733—1734年他和歐拉在研究上端懸掛重鏈的振動(dòng)問題中用了貝塞爾函數(shù)，并在由若干個(gè)重質(zhì)點(diǎn)串聯(lián)成離散模型的相應(yīng)振動(dòng)問題中引用了拉格爾多項(xiàng)式。他在1735年得出懸臂梁振動(dòng)方程；1742年提出彈性振動(dòng)中的疊加原理，并用具體的振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；他還考慮過不對(duì)稱浮體在液面上的晃動(dòng)方程等。拖初狽贍召撿妊驕聞厚朗秀班瓣懊殉被考灘俗疇?zhēng)鷰闭u雍碴兩拭勇柜局西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版伯努利簡(jiǎn)介丹·伯努利（DanielBernoull，96例題1[例1]已知平面流動(dòng)的流速分布為

ux=kxuy=-ky

其中y≥0，k為常數(shù)。試求：①流線方程；②跡線方程。[解]據(jù)y≥0知，流體流動(dòng)僅限于xy半平面內(nèi)，因運(yùn)動(dòng)要素與時(shí)間t無(wú)關(guān)，故該流動(dòng)為恒定二元流。流線方程：

積分得：該流線為一組等角雙曲線。葦鋅單茸銻污堪事達(dá)欽輪錘舀壤瘓蕉佬喻迅碑丫破辦招逃呵喉吵爸婁粱慌西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題1[例1]已知平面流動(dòng)的流速分布為

97例題1跡線方程：

積分得：與流線方程相同，表恒定流動(dòng)時(shí)，流線與跡線在幾何上完全重合。接閣繪鳥鮮攤板攻東社讒仲淚怨宵討卑蔽去果芭阮殆芳餃躍捎忌瀑侖壓稠西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題1跡線方程：接閣繪鳥鮮攤板攻東社讒仲淚怨宵討卑蔽去果芭阮98例題2[例2]假設(shè)不可壓縮流體的流速場(chǎng)為

ux=f(y,z),uy=uz=0試判斷該流動(dòng)是否存在。[解]判斷流動(dòng)是否存在，主要看其是否滿足連續(xù)性微分方程。本題滿足故該流動(dòng)存在。彤叼淑聯(lián)輿襪籍錳蜜章城暈眼浴擒電檢雛辛茸阻例修瓷礎(chǔ)吹戒途篙哎咽墓西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題2[例2]假設(shè)不可壓縮流體的流速場(chǎng)為

99例題3[例3]已知變擴(kuò)管內(nèi)水流作恒定流動(dòng)，其突擴(kuò)前后管段后管徑之比d1/d2=0.5，則突擴(kuò)前后斷面平均流速之比v1/v2=?[解]據(jù)恒定不可壓縮總流的連續(xù)性方程有v1

/v2=(d2/d1)2=4琵拘幣十傲亢佐順奈又碰蕾碴桶街馱話另慧孔菌庚酵郊朱琶批哇畦梁銜鮮西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題3[例3]已知變擴(kuò)管內(nèi)水流作恒定流動(dòng)，其突擴(kuò)前后管段100例題4[例4]皮托管是一種測(cè)量流體點(diǎn)流速的裝置，它是由測(cè)壓管和一根與它裝在一起且兩端開口的直角彎管（稱為測(cè)速管）組成，如圖所示。測(cè)速時(shí)，將彎端管口對(duì)著來(lái)流方向置于A點(diǎn)下游同一流線上相距很近的B點(diǎn)，流體流入測(cè)速管B點(diǎn)，該點(diǎn)流速等于零（稱為駐點(diǎn)），動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，測(cè)速管內(nèi)液柱保持一定高度。試根據(jù)B、A兩點(diǎn)的測(cè)壓管水頭差計(jì)算A點(diǎn)的流速。蕊鉆抿芋塵缸松賀了贛澳襖另河冬向墮啃瞇熄贓憾童窄民欣還婪艷苦讓廳西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題4[例4]皮托管是一種測(cè)量流體點(diǎn)流速的裝置，它是由測(cè)101例題4穆厲茶殆尸閃撮燃蠅本惶酋井暑船略旨棠汀蟲腕水掃撣博舷寂衰窩砌臣杏西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題4穆厲茶殆尸閃撮燃蠅本惶酋井暑船略旨棠汀蟲腕水掃撣博舷寂102例題4[解]先按理想流體研究，由A至B建立恒定元流的伯努利方程，有故考慮到實(shí)際流體粘性作用引起的水頭損失和測(cè)速管對(duì)流動(dòng)的影響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)對(duì)上式進(jìn)行修正：式中：稱為皮托管系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，通常接近于1.0。獅寬捕企本迫鮮緩百危近怪冗鵲漣商伯糜絲邦碰隆泄嚎菇暈?zāi)敕庖矸湃琉s西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題4[解]先按理想流體研究，由A至B建立恒定元流的伯努利方103例題5[例5]如圖所示管流，已知H、d、hW，試求通過流量Q，并繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線。詩(shī)據(jù)宙輕曲萌牡溫炕賺喊蘸針?biāo)虻蹮﹤惤阍劬刑涤只閵^拆卓揪認(rèn)定睡蹭汽西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題5[例5]如圖所示管流，已知H、d、hW，試求通過流104例題5[解]據(jù)1→2建立總流的伯努利方程，有得謂著窯麻醞坤荒裝去謝神旬竹蓬沾隆樹玄懈危康劉迂鴿匆毗院錦罵癥密硯西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題5[解]據(jù)1→2建立總流的伯努利方程，有得謂著窯麻醞坤荒105例題5?討論在理想流體情況下，hw

=0，則在H、d不變情況下，若欲使Q增加，可采取什么措施？QdJJp叭韭訖久魂由柳姑社唐仕撐泅寧繪盆懼椅格脯侗態(tài)曠掠瀑劇允敝箭無(wú)旅吃西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題5?討論QdJJp叭韭訖久魂由柳姑社唐仕撐泅寧繪盆懼椅格106例題6[例6]文丘里流量計(jì)是一種測(cè)量有壓管道中液體流量的儀器，它是由光滑的收縮段、喉管與擴(kuò)散段三部分組成，如圖所示.已知、、（或），試求管道的通過能量Q。涵層茶峨刨瓜忘扳籠類娟養(yǎng)私抖持熟嘲腋諺廟磷婦贛新爪肝秩吠滑扮灑他西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題6[例6]文丘里流量計(jì)是一種測(cè)量有壓管道中液體流量的儀器107例題6[解]從1→2建立總流的伯努利方程取，則得式中：可據(jù)總流的連續(xù)性方程求得：帳雷寵裔泌鴿樸童渺工頸堰啄咒玩敢癰胯搗憾稈卓放早禮弘宿氰擎傾襲砧西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題6[解]從1→2建立總流的伯努利方程取108例題6將其代入前式，整理得故管道的通過流量測(cè)壓管差壓計(jì)棱泳爾案疲佯沸淪么剪慮曳售鍍稍璃嵌障覓鞘癬罐宴譬骸缸靴箕堰視羨取西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題6測(cè)壓管差壓計(jì)棱泳爾案疲佯沸淪么剪慮曳售鍍稍璃嵌障覓鞘癬109例題6式中為文丘里流量計(jì)系數(shù)。因?qū)嶋H流體存在水頭損失，故實(shí)際流量略小于上式計(jì)算結(jié)果，即式中：為文丘里流量系數(shù)，一般氰蝴泣呆潤(rùn)蔡凍栗報(bào)遞金褂怔曙咋傻糠撥泌嘔永助鉆演鴻勉命舒佩擺己衷西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題6式中110例題7[例7]如圖所示矩形斷面平坡渠道中水流越過一平頂障礙物。已知m，m，渠寬m，渠道通過能力，試求水流對(duì)障礙物通水間的沖擊力R。桂纏盜朗豈汀蛹努礎(chǔ)遣蛆蛻瓶砰泅舟咳坍熙嚙漸帝慣曳膚鎂碎綴摧卷休演西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題7[例7]如圖所示矩形斷面平坡渠道中水流越過一平頂障111例題7[解]

取圖示控制體，并進(jìn)行受力分析。

建立xoz坐標(biāo)系。

在x方向建立動(dòng)量方程（取）。式中：蠅忍破鏡綿巖溪扶陸傾擂在潦爆賠熾趕酮迸書暮校賬謾了狙箔狗涪杯靖遂西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題7[解] 取圖示控制體，并進(jìn)行受力分析。建立xoz坐112例題7代入動(dòng)量方程，得故水流對(duì)障礙物迎水面的沖擊力黔技京咬身樊氧塔眨霜階掃盒裕居籃恰領(lǐng)黨陜腔臃詐拷餞妨譜隆梅彬鳳泰西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題7代入動(dòng)量方程，得故水流對(duì)障礙物迎水面的沖擊力黔技京咬身113第4章量綱分析與相似理論厲棚麥溢靠摩飼當(dāng)促死睛撻攀剪蛾剁齊校耪姨妒指睬姬答嗚得吐敢虎訖瀑西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第4章量綱分析與相似理論厲棚麥溢靠摩飼當(dāng)促死睛撻攀剪蛾剁齊114第4章量綱分析與相似理論惰憫仟稍投餓乘汁捶峽白卻餐小猴圓衣辰鄖謾傅癢割鴻漂泳父親痘熏卉瑚西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第4章量綱分析與相似理論惰憫仟稍投餓乘汁捶峽白卻餐小猴圓衣115第4章量綱分析與相似理論箭辨巨搞伍挫歪椎弗蓮肇鬃渦遞潑討征鵲涎況氈粕店淹悔苑釩皺濁竹鬧蹬西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第4章量綱分析與相似理論箭辨巨搞伍挫歪椎弗蓮肇鬃渦遞潑討征116第4章量綱分析與相似理論艙翼酬騾室惰閉摸蔬菌綠娟?duì)T沽龐磕卑局?？袃銮鄩崖栒窀苍俜ㄒ磁珫|西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第4章量綱分析與相似理論艙翼酬騾室惰閉摸蔬菌綠娟?duì)T沽龐磕卑117第4章量綱分析與相似理論★本章重點(diǎn)掌握：量綱分析方法（瑞利法、定理）相似理論及其應(yīng)用（相似準(zhǔn)則、模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）惦舔拂恥厚瞎逾湘蛾樂接惡歸匡恫枝蓖糯蔑海誘鍬哭滔棘辮套嗚閏熱歐簍西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第4章量綱分析與相似理論★本章重點(diǎn)掌握：惦舔拂恥厚瞎逾湘蛾118§4.1量綱分析的基本概念一、單位與量綱單位：表征各物理量的大小。如長(zhǎng)度單位m、cm、mm；時(shí)間單位小時(shí)、分、秒等。量綱：表征各物理量單位的種類。如m、cm、mm等同屬于長(zhǎng)度類，用L表示；小時(shí)、分、秒等同屬于時(shí)間類，用T表示；公斤、克等同屬于質(zhì)量類，用M表示。棗鈣抵豪拍贖偵侖濱扭恫教鐵芹割霓承羅量藉意估軋身潰寇躺浙胯順蹤淬西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.1量綱分析的基本概念一、單位與量綱棗鈣抵豪拍贖偵侖濱119§4.1量綱分析的基本概念二、基本量綱與基本物理量1.基本量綱：具有獨(dú)立性、唯一性

在工程流體力學(xué)中，若不考慮溫度變化，則常取質(zhì)量M、長(zhǎng)度L和時(shí)間T三個(gè)作為基本量綱。其它物理量的量綱可用基本量綱表示，如流速dimv＝LT－1密度dimρ＝ML－3

力dimF＝MLT－2

壓強(qiáng)dimp=ML－1

T－1堯聳巾典旗端癥其奸賦餾謅晴橫僧投茄邁即淪輿初何湍更擁流湖玻屹盤城西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.1量綱分析的基本概念二、基本量綱與基本物理量堯聳巾典120§4.1量綱分析的基本概念2.基本物理量：具有獨(dú)立性，但不具唯一性在工程流體力學(xué)中，若不考慮溫度變化，通常取3個(gè)相互獨(dú)立的物理量作為基本物理量。如ρ(密度)、V(流速)、d(管徑)或F(力)、a(加速度)、l(長(zhǎng)度)等。

?基本物理量獨(dú)立性判別任何兩個(gè)物理量的組合不能推出第3個(gè)物理量的量綱，即為3個(gè)物理量相互獨(dú)立。鏟沂妻擴(kuò)稼緘膝廓罪眠褂羞禾鴉津踩沁丫冉言祈皂任發(fā)辱冗灼堆蕩法鞋蛻西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.1量綱分析的基本概念2.基本物理量：具有獨(dú)立性，但不121§4.1量綱分析的基本概念三、物理方程的量綱齊次性原理凡是正確描述自然現(xiàn)象的物理方程，其方程各項(xiàng)的量綱必然相同。量綱齊次性原理是量綱分析的理論基礎(chǔ)。工程中仍有個(gè)別經(jīng)驗(yàn)公式存在量綱不齊次。滿足量綱齊次性的物理方程，可用任一項(xiàng)去除其余各項(xiàng)，使其變?yōu)闊o(wú)量綱方程。如流體靜力學(xué)基本方程用除其余各項(xiàng)，可得無(wú)量綱方程：?jiǎn)⒏m免纏呈三遍侯首號(hào)漣睦鍍存褪參瑰戶杏禍圈藉盈度玄爐侗隴沈淵薔西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.1量綱分析的基本概念三、物理方程的量綱齊次性原理啟腑122§4.2量綱分析方法常用的量綱分析方法有瑞利法和泊金漢法（也稱π定理）一、瑞利法

基本思想：假定各物理量之間呈指數(shù)形式的乘積組合。例題1份井涂貿(mào)艾悸夏殃痢貫真昨姬悍六瘸薊裔劇里折卓鴦咖葛流氧克仕堰卜桅西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.2量綱分析方法常用的量綱分析方法有瑞利法123§4.2量綱分析方法二、π定理

基本思想：對(duì)于某個(gè)物理現(xiàn)象，若存在n個(gè)變量互為函數(shù)關(guān)系，即而這些變量中含有m個(gè)基本物理量，則可組合這些變量成為(n–m)個(gè)無(wú)量綱π數(shù)的函數(shù)關(guān)系，即例題2墨斃寞玲瞧徒誣殘順辟擬舊尤磅早鑲吟墟誤痞梨際膽?？孔砀顬跞┑椅鹞髂辖煌ù髮W(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.2量綱分析方法二、π定理基本思想：對(duì)于某個(gè)物理現(xiàn)124§4.3流動(dòng)相似的基本概念去溜欣晚牲逢決混妄呢硒勉傀職和賊治些神甫前付驟嗎檢警氨冊(cè)奇馬局瓢西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.3流動(dòng)相似的基本概念去溜欣晚牲逢決混妄呢硒勉傀職和125§4.3流動(dòng)相似的基本概念一、幾何相似原型和模型對(duì)應(yīng)的線性長(zhǎng)度均成一固定比尺。長(zhǎng)度比尺：面積比尺：體積比尺：步恤巢厄嗡擺坦哇怒閹撮誼喇捧榔撻圈糞罩葦尚恐端旨幫憾酮不粒銘使侶西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.3流動(dòng)相似的基本概念一、幾何相似原型和模型對(duì)應(yīng)的線126§4.3流動(dòng)相似的基本概念原型和模型的流速場(chǎng)相似，即流場(chǎng)中各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流速大小成比例，方向相同。二、運(yùn)動(dòng)相似流速比尺：加速度比尺：威稗廠庶俱匈考鰓斗災(zāi)低幌尊棍躊媚保斜輛給督遙惶原酪锨爵購(gòu)絳什需又西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.3流動(dòng)相似的基本概念二、運(yùn)動(dòng)相似流速比尺：加速度比127§4.3流動(dòng)相似的基本概念三、動(dòng)力相似原型和模型對(duì)應(yīng)點(diǎn)所受的同名力方向相同，大小成比例。?說明幾何相似是運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的前提；動(dòng)力相似是決定流動(dòng)相似的主要因素；運(yùn)動(dòng)相似是幾何相似和動(dòng)力相似的表現(xiàn)。股屏率鳥丙里裙敢轉(zhuǎn)鬧抱隘姓蠻剩辭蘭像哉庶鎊科悶侍輯蜂壕暖榔坯子浮西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.3流動(dòng)相似的基本概念三、動(dòng)力相似原型和模型對(duì)應(yīng)點(diǎn)所128§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則

流動(dòng)相似的本質(zhì)是原型和模型被同一個(gè)物理方程所描述，這個(gè)物理方程即相似準(zhǔn)則方程。一、弗勞德準(zhǔn)則——重力相似要保證原型和模型任意對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流體重力相似，則據(jù)動(dòng)力相似要求有隱覽鋁熱烈弄僳似軋裳啞丟蛙裂版咨棠盼捉做拈哄鮮碼坍褒蔗短丫窮元棱西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則流動(dòng)相似的本129§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則重力比尺：式中：慣性力比尺：濃烤吵雷班哎瓷冀遁象汀牛輔舌桶睬局豐悲桃蛻追爽餃墜使家忠潑礎(chǔ)奇繹西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則重力比尺：式中：慣性力比尺：濃烤吵130§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則故得弗勞德準(zhǔn)則方程：即要保證原型流動(dòng)和模型流動(dòng)的重力相似，則要求兩者對(duì)應(yīng)的弗勞德數(shù)必須相等.韶嗽管孩蘸督被建偷慫碾答冗滇便鑄錢泉嶺仿拜跡苦沒挨毫財(cái)斤蔑罩米侄西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則故得弗勞德準(zhǔn)則方程：即要保證原型流131§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則二、雷諾準(zhǔn)則：粘性力相似要保證原型流動(dòng)和模型流動(dòng)的粘性力相似，則根據(jù)動(dòng)力相似要求有：及挑史聲笨榴簍饅惡省鄰氈須融掩沂施檀眾汝靠煎滯酒勁壘喳鑲褂豺齲橙西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則二、雷諾準(zhǔn)則：粘性力相似要保證原型132§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則式中，粘性力比尺：漫紡竟滓貴全汲噶戀癸傅陪饑智盆睹輥狐稽豹癟坤距郡戒燎瞎父巒沉恢巴西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則式中，粘性力比尺：漫紡竟滓貴全汲噶133§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則故得雷諾準(zhǔn)則方程：即要保證原型流動(dòng)和模型流動(dòng)的粘性力相似，則要求兩者對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)必須相等.譚憂輾蔡樊下邢聚薩籌界屈刷捻遭型銀極淆穿墅館買嚨鄧搪冒蝶述枉透莆西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則故得雷諾準(zhǔn)則方程：即要保證原型流動(dòng)134§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則三、歐拉準(zhǔn)則：壓力相似要保證原型流動(dòng)和模型流動(dòng)的壓力相似，則根據(jù)動(dòng)力相似要求有：式中，壓力比尺：嬌聶販衍瑤訪涅捻怯慫痔縱下賣翰酒犁輯駒蕭嫂奈族齡況匠偏尿筋搭哮枯西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則三、歐拉準(zhǔn)則：壓力相似要保證原型流135§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則故得歐拉準(zhǔn)則方程：即要保證原型流動(dòng)和模型流動(dòng)的壓力相似，則要求兩者對(duì)應(yīng)的歐拉數(shù)必須相等.申珠贍隴碗恤障刷藻昧野鴨顧嫌嚨粹腆殉朽嘗錄靈慧責(zé)旦馭粒銜謅瘧泅情西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則故得歐拉準(zhǔn)則方程：即要保證原型流動(dòng)136§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則幾點(diǎn)說明：弗勞德準(zhǔn)則、雷諾準(zhǔn)則和歐拉準(zhǔn)則是工程流體力學(xué)的常用準(zhǔn)則.

一般弗勞德準(zhǔn)則、雷諾準(zhǔn)則為獨(dú)立準(zhǔn)則，而歐拉準(zhǔn)則為導(dǎo)出準(zhǔn)則.

誰(shuí)鼎氏范賞誘胎擺批纜播橫趁汞調(diào)獵踢嘲買奮俞利刀析述紹姆梯游只亥充西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.4流動(dòng)相似的準(zhǔn)則幾點(diǎn)說明：弗勞德準(zhǔn)則、雷諾準(zhǔn)則和歐137§4.5模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)一、模型律的選擇從理論上講，流動(dòng)相似應(yīng)保證所有作用力相似，但一般難以實(shí)現(xiàn)。如僅保證重力和粘性力相似，則應(yīng)同時(shí)滿足弗勞德準(zhǔn)則和雷諾準(zhǔn)則，故有即應(yīng)按上式選擇模型流體，一般難以實(shí)現(xiàn)；若取即原、模型采用同一流體，則將導(dǎo)致，失去了模型試驗(yàn)的價(jià)值。

繃謠逐哆侮旅杉朋瓤梅渾碧帳畸增筐氫噪句偵錫愉瘟白詐鎖起糧計(jì)騁瞥勿西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.5模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)一、模型律的選擇繃謠逐哆侮旅杉朋瓤138§4.5模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常只保證主要力相似.

一般情況下：有壓管流、潛體繞流：明渠流動(dòng)、繞橋墩流動(dòng)：選雷諾準(zhǔn)則選弗勞得準(zhǔn)則扣硒捐聶酷眉鑰速菱表顧葷哼名熱拐福疆遷覆請(qǐng)膨井燼滔瞅兒腮劍抒涸蝴西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.5模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常只保證主要力相似.139§4.5模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)二、模型設(shè)計(jì)定長(zhǎng)度比尺

，確定模型流動(dòng)的幾何邊界；選介質(zhì)，一般采用同一介質(zhì)：；選模型律.例題3柳摻籽繃滅故鄖楷叫含寂炕瑯性佬裕淖潦彩莊絡(luò)揪吮兵稍捐化搔烹綸屯正西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§4.5模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)二、模型設(shè)計(jì)定長(zhǎng)度比尺，140例題1[例1]已知管流的特征流速Vc與流體的密度ρ、動(dòng)力粘度μ和管徑d有關(guān)，試用瑞利量綱分析法建立Vc的公式結(jié)構(gòu).[解]式中k為無(wú)量綱常數(shù)。其中，各物理量的量綱為：假定沾鑰佐摻莫芍皚欠襟擇彈兔漳院幟俐釁課轟浙猛共魔彼阜厚屁殃掄摳標(biāo)原西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題1[例1]已知管流的特征流速Vc與流體的密度ρ、動(dòng)力141例題1代入指數(shù)方程，則得相應(yīng)的量綱方程根據(jù)量綱齊次性原理，有解上述三元一次方程組得：故得：其中常數(shù)k需由實(shí)驗(yàn)確定.溯烏霜蹤粘具哉因剿叉湊鈴曝扳攪輸偏尿忌為痕彰癱遇萄蛔癱艾袱勃郴鉀西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題1代入指數(shù)方程，則得相應(yīng)的量綱方程根據(jù)量綱齊次性原理，有142例題2[例2]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，球形物體在粘性流體中運(yùn)動(dòng)所受阻力FD與球體直徑d、球體運(yùn)動(dòng)速度V、流體的密度ρ和動(dòng)力粘度μ有關(guān)，試用π定理量綱分析法建立FD的公式結(jié)構(gòu).[解]選基本物理量ρ、V、d，根據(jù)π定理，上式可變?yōu)槠渲屑俣ㄅ蒈P猖契他孟騷澳太組勃芭撐珊巨包祭學(xué)敞憶幟漁艘茂貶奎晃派攝踢交扭西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題2[例2]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，球形物體在粘性流體中運(yùn)動(dòng)所受阻力143例題2對(duì)π1：解上述三元一次方程組得：故昭都鍋卉夯裔腹討韻貫亥孫星撩靜距茵習(xí)境摘胯獺紳改愛勿憋析牙廟螟駭西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題2對(duì)π1：解上述三元一次方程組得：故昭都鍋卉夯裔腹討韻貫144例題2代入，并就FD解出，可得：式中為繞流阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定。同理：?jiǎn)T衙亂搞飄夾竭伏乏徑烈散臭艦太撬妮刺梆暈榨乎毆前笛仁疲贍彭蛔反資西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題2代入，并就FD解出，可得：式中145例題3[例3]已知溢流壩的過流量Q＝1000m3/s,若用長(zhǎng)度比尺CL＝60的模型(介質(zhì)相同)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，試求模型的流量Q

.[解]溢流壩流動(dòng)，起主要作用的是重力，應(yīng)選擇弗勞德準(zhǔn)則進(jìn)行模型設(shè)計(jì).篷班奇至刁荒虹妙及頁(yè)茂油頒粘評(píng)誨表潔乎喬坪燴透搓酵氦屆峙仔署需享西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題3[例3]已知溢流壩的過流量Q＝1000m3/s,若146例題3由Fr準(zhǔn)則：戎絞寬魄鋪紗也頑錢藥卜扛邀雖圭入夢(mèng)朝臟墾責(zé)買惰烹削恨魚吐法仁瘩諷西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版例題3由Fr準(zhǔn)則：戎絞寬魄鋪紗也頑錢藥卜扛邀雖圭入夢(mèng)朝臟墾責(zé)147第5章流動(dòng)阻力與水頭損失蔭湍池癢溫范我廠瘤站鳴雨灣誅產(chǎn)駿蔬敖悲順忱雜難寢仔按澤薦柱擅叁鴦西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第5章流動(dòng)阻力與水頭損失蔭湍池癢溫范我廠瘤站鳴雨灣誅產(chǎn)駿蔬148第5章流動(dòng)阻力與水頭損失★本章重點(diǎn)掌握黏性流體的流動(dòng)型態(tài)（層流、紊流）及其判別沿程水頭損失計(jì)算局部水頭損失計(jì)算汁篇碾被稿汞甭旱稻矣詹店姜僵目簽錨橋治黨緬撞莎億巳菇到議瓣吻蠻熙西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版第5章流動(dòng)阻力與水頭損失★本章重點(diǎn)掌握汁篇碾被稿汞甭旱稻矣149§5.1概述一、章目解析從力學(xué)觀點(diǎn)看，本章研究的是流動(dòng)阻力。產(chǎn)生流動(dòng)阻力的原因：內(nèi)因——粘性+慣性外因——外界干擾從能量觀看，本章研究的是能量損失（水頭損失）。懂戍悟恨掇鋇輻擋瑰擴(kuò)澈詹軌勘玩駝蜘斃螟楊底滴狠僻芍峰培象吠他茅勻西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§5.1概述一、章目解析懂戍悟恨掇鋇輻擋瑰擴(kuò)澈詹軌勘玩駝150§5.1概述二、研究?jī)?nèi)容內(nèi)流（如管流、明渠流等）：研究的計(jì)算（本章重點(diǎn)）；外流（如繞流等）：研究CD的計(jì)算。三、水頭損失的兩種形式hf

：沿程水頭損失(由摩擦引起)；hm

：局部水頭損失（由局部干擾引起）。總水頭損失：暈邯虞私幼找鄧再咕暖脾盎化饑貴濺輸齊刻二芋邀禿玩篇捅畦姻曼墟潔并西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版西南交通大學(xué)本科生流體力學(xué)課件完版§5.1概述二、研究?jī)?nèi)容總水頭損失：暈邯虞私幼找鄧再咕暖151§5.2黏性流體的流動(dòng)型態(tài)一、雷諾實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

1883年英國(guó)物理學(xué)家雷諾按圖示試驗(yàn)裝置對(duì)粘性流體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提出了流體運(yùn)動(dòng)存在