流體力學(xué)導(dǎo)論

流體力學(xué)導(dǎo)論第1頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能源與動(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一章----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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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

研究方法理論分析實(shí)驗(yàn)研究數(shù)值計(jì)算第4頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月流體力學(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二時(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二時(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三時(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1910-1945年機(jī)翼理論與實(shí)驗(yàn)的極大發(fā)展第8頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三時(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四時(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾點(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月卡門渦街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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月順風(fēng)側(cè)風(fēng)側(cè)逆風(fēng)第13頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月“阻力危機(jī)”應(yīng)用:有‘麻點(diǎn)’的高爾夫球比光滑的阻力小第14頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月連續(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1mm3體積水:3.31019個(gè)分子空氣:2.71016個(gè)分子10-10mm3體積(相當(dāng)于一?；覊m體積)空氣:2.7106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程同量級(jí))第16頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月x0yz·P

*

第17頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月流體的密度x0yz·P

*

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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月F=μAU/H=μdu/dyYXU0dyFu+duuH牛頓流體粘性實(shí)驗(yàn)第19頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CDBAd

bady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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表面張力和接觸角P

P0R液體氣體

表面張力:-----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=80—90水銀的=1380第21頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月毛細(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)---------是非牛頓流體(a).水(b).空氣(c).血液(d).瀝青思考題(C)(D)第24頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(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)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(7)接觸角=?時(shí),流體不濕潤(rùn)固體(a)120o(b)20o

(c)10o