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