工程流体力学第一章.ppt

工程流体力学,教材：工程流体力学（杨树人编） 讲解：向伟 机械与动力学院机械电子教研室,参考书,罗惕乾编 流体力学 陈卓如 工程流体力学第二版 丁祖荣 流体力学 许维德 流体力学 莫乃榕 工程流体力学,联系方式： 电话QQ：125067200 办公室：L226,第一章 绪 论,第一节 流体力学的发展概况及应用,一、工程流体力学研究内容和方法,研究内容： 1.流体在静止和运动时所遵循的基本规律。 2.流体与固体间的相互作用。 工程流体力学：流体静力学，流体运动学，流体动力学,研究方法： 1.理论方法：根据物理模型和物理定律建立描述流体运动规律的封闭方程组及相应的初始条件和边界条件，应用数学方法准确或近似地求解流场，揭示运动规律。 2.实验方法：应用模型实验理论，设计实验装置直接观测流动现象，测量流体的流动参数并加以分析和处理，然后从中得到流动规律。,二、流体力学的发展 1.古希腊阿基米德，建立物理浮力定律，浮体稳定性液体平衡理论。 2.帕斯卡静止液体中压力的概念。 3.经典力学：速度、加速度、力、流场的概念引入，质量、动量、能量守恒。 4.牛顿粘性定律。 5.法国皮托发明了测流速的皮托管。达朗贝尔实验方法证明阻力同物体运动速度之间的平方关系。 6.欧拉采用了连续介质概念，把静力学中的压力概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程。 7.伯努力从经典力学的能量守恒出发，建立了流速、压力、高度之间的关系伯努力方程。,三、工程流体力学在工程上的应用,工程流体力学在工程中的应用,航空航天航海,船舶运动,地效翼艇 （WIG）,浮标,海洋平台,潜器,能源动力,飞机发动机,蒸汽机车,建筑与环境,杨浦大桥,节能型建筑,气象科学,气象云图,龙卷风,第二节 流体的基本概念,一、流体的概念 流体是指可以流动的物质，包括气体和液体。流体与固体最明显的区别就是流体具有流动性。,二、连续介质的假设 工程流体力学的主要任务是研究流体的宏观运动规律。因此认为流体充满一个空间时不留任何空隙，即把流体看作是连续介质。,第三节 流体的主要力学性质,一、密度 定义：单位体积流体所具有的质量。,非匀质流体，某一点的密度表示为：,相对密度：液体的密度与标准大气压下40C纯净水的密度的比值，用表示,二、压缩性和膨胀性 1.压缩性：在温度不变的条件下，液体的体积随压力的变化而变化的性质。其大小用压缩系数来表示,2.膨胀性：在压力不变条件下，流体的体积会随着温度的变化而变化的性质，其大小用膨胀系数来表示,流体运动时，流体内部具有抵抗变形、阻滞流体流动的特性。,三、粘性,1.牛顿内摩擦定律,牛顿内摩擦定律适用： 1.牛顿体，不适合非牛顿体 2.静止液体，没有粘性切应力 3.粘性力的大小与速度梯度有关。 4.牛顿内摩擦定律只适应层流。,2.粘度 粘性的大小用粘度来表示。,液体的汽化和空化 表面张力与毛细现象,表面张力: -单位长度所受拉力 表面张力随温度变化，温度升高，表面张力减小。 接触角概念: 当液体与固体壁面接触时, 在液体,固体壁面作液体表面的切面, 此切面与固体壁在液体内部所夹部分的角度 称为接触角, 当 为锐角时, 液体润湿固体, 当 为钝角时, 液体不润湿固体,水与洁净玻璃的 = 0 水银与洁净玻璃的 = 140,四、表面张力,毛细现象,内聚力: 液体分子间吸引力 附着力: 液体与固体分子间吸引力,第四节 作用在流体上的