物理學(xué) 流體動力學(xué)基礎(chǔ)

流體動力學(xué)基礎(chǔ)物理教研室陳亮1．理想流體、內(nèi)摩擦力、牛頓流體、流量、粘度2．連續(xù)性方程、伯努利方程本章要點物理教研室陳亮3.1基本概念流體：液體和氣體實際流體：粘滯性（內(nèi)摩擦力）可壓縮性理想流體：1.絕對不可壓縮

2.完全沒有粘滯性穩(wěn)定流動：任意一點流速（大小、方向）不隨時間變化流線與流管：物理教研室陳亮連續(xù)性方程：條件：不可壓縮流體作穩(wěn)定流動在流體中取一無窮細(xì)的流管△S1→0、△S2→0∴截面內(nèi)流速相同，時間△t→0∴流速不變這段流體為柱體在同一流管中，流速與截面積成反比。物理教研室陳亮（體積）流量：單位時間通過某截面的流體體積質(zhì)量流量：流管有分支時：物理教研室陳亮3.2伯努利方程條件：理想流體作穩(wěn)定流動取流管同連續(xù)性方程功能原理：非保守內(nèi)力作功+外力作功=系統(tǒng)機(jī)械能增量受力分析：1.側(cè)面的壓力2.流體內(nèi)部作用力3.重力4.兩端的壓力側(cè)面的壓力不做功∵理想流體沒有內(nèi)摩擦力∴非保守內(nèi)力作功=0重力屬保守內(nèi)力AB物理教研室陳亮AB物理教研室陳亮面積、流速、壓強(qiáng)的關(guān)系∴S小→v大→p小物理教研室陳亮空吸作用噴霧器水流抽氣機(jī)物理教研室陳亮流速計物理教研室陳亮例1：圖示為一大容器，容器的截面積為S1，在其側(cè)壁開一小孔，小孔距液面h=1.0m，小孔的截面積為S2，已知S1>>S2。求液體從小孔射出的速率。解：設(shè)S1、S2截面處的流速分別為和兩處的壓強(qiáng)均為取S2處為勢能零點由連續(xù)性方程由伯努利方程兩式聯(lián)立得：

物理教研室陳亮例2：密度ρ=1.1×103kg/m3的鹽水在水平圓管中流動，管的內(nèi)徑d1=100mm，d2=50mm，如果在測壓管中，測得兩管中液面的高度差h=0.50mm,求：鹽水在管中的質(zhì)量流量。解：設(shè)水平管中兩豎直管處的壓強(qiáng)和流速分別為和對此兩處使用伯努利方程：由連續(xù)性方程：同時注意到：以上三式聯(lián)立，解得：物理教研室陳亮3.3實際流體的流動牛頓粘滯性定律速度梯度：（速度的空間變化率）物理教研室陳亮

：粘滯系數(shù)（粘度）

與流體本身及溫度等有關(guān)

液體：T大小氣體：T大大牛頓流體（）如血漿；非牛頓流體（）如全血

血液的非牛頓性（自學(xué)）實際流體的伯努利方程考慮能量損失和外加動力層流與湍流雷諾數(shù)物理教研室陳亮3.4泊肅葉定律

條件：牛頓流體在水平圓管中作穩(wěn)定層流上式整理、分離變量后積分：得：物理教研室陳亮∴定義流阻：

則（普遍適用）總外周阻力、外周阻力流阻的串、并聯(lián)應(yīng)用：毛細(xì)管法測液體粘度物理教研室陳亮3.5斯托克斯定律條件：小球在流體中低速運動斯托克斯力：重力：浮力：t=0:v=0f=0G>Fa>0t=t:v增大G>F+fa>0t=TG=F+fa=0v=C沉降速度:

GFf離心機(jī)物理教研室陳亮例3：液體中有一空氣泡，泡的直徑為1.0mm。已知液體的粘度為0.30，密度為9.00×102kg/m3。問氣泡在液體中上升的收尾速度為多少？（比起該液體空氣密度可以忽略）。解：在忽略空氣密度的情況下，氣泡所受的重力為零。在其達(dá)到收尾速度時，浮力與粘滯阻力平衡，即

物理教研室陳亮連續(xù)性方程

理想流體、穩(wěn)定流動伯努利方程

內(nèi)摩擦力、流量、修正式牛頓粘滯性定律

速度梯度、粘度、牛頓流體泊肅葉定律