粘性流体的伯努利方程.ppt

流体运动 物理教研组 1 掌握理想流体 稳定流动的概念及其物理意义 3 掌握伯努利方程及其应用 4 了解粘性流体的流动 5 了解粘性流体的运动规律 2 掌握连续性方程及其应用 流体的运动 一 理想流体1 实际流体水 油 可压缩 具有粘滞性 2 理想流体绝对不可压缩 完全没有粘滞性 内摩擦 二 稳定流动1 流线在任一瞬间 在液体中划一些线 使这些线上各点的切线方向和液粒在该点的速度方向相同 3 1理想流体稳定流动 2 稳定流动如果各流线上各点的速度不随时间而变 则流动称为稳定流动 3 流管由一束流线围成的管状区域 说明 速度 大小 方向各流线不可相交 任取一流管 细 S1 S2与管垂直 三 连续性方程 1 质量连续性方程 质量流量 单位时间内流过管道任一截面的流体质量 单位为kg s 理想流体 2 体积连续性方程 体积流量 单位时间内流过管道任一截面的流体体积 单位为m3 s 3 2伯努利方程 一 伯努利方程设一流管中任取一段流体xy t内流至x y 处 x y处的压强 流速和高度分别为P1 V1 h1和P2 V2 h2 理想流体 xx yy 的体积为 外力 外力作功为 总功为 机械能的变化为 由功能原理 A E 令 m v流体密度 伯努利方程 动压 静压 静压 意义 理想流体稳定流动时 单位体积的动能 势能 以及该点的压强能之和为一恒量 S 0 适用于同一流线 说明 对于水平流管 流线 上的任意点不变 当流体静止时 解 二 伯努利方程的应用 1 汾丘里 Venturimeter 流量计 2 流速计 皮托管 pitottube 动压全部转化为静压 解 3 体位对血压的影响 若流体在等截面的流管中流动 且流速不变 则由伯努利方程可得 结论 高处的流体压强小 低处的流体压强大 解 4 小孔流速 5 空吸作用 火车 双层纸 航空中 在速度较快的一侧出现一个 负压 这样使得物体两侧出现 压力差 对飞机就是一种升力 3 3粘性流体的流动 一 层流和湍流1 层流 V较小时 流体分层流动的状态 2 湍流 V较大 不再保持分层流动状态 即垂直于流层方向存在分速度 因而各流层混淆起来 整个流动杂乱不稳定 湍流特点 1 流体不再保持分层流动状态 即垂直于流层方向存在分速度 流动杂乱不稳定 2 消耗的能量比层流多 3 能发出声音 二 牛顿粘滞定律1 内摩擦力 实际液体层与层之间的相互作用力 2 牛顿粘滞定律 粘度 速度梯度 1 Re 1000层流2 Re 1500湍流3 1000 Re 1500过渡态 三 雷诺数 3 4粘性流体的运动规律 一 粘性流体的伯努利方程 P1 P2 对于等截面水平细管 如果流体在开放的粗细均匀的管道中稳定流动 二 泊肃叶定律 前提 粘性流体在等截面的水平细管中作稳定流动 且是层流状态 在管中取一半径为r 厚度为dr的圆管状流体元 该流体元的截面积为 流体通过该流体元截面的流量为 通过整个管截面的流体流量为 泊肃叶定律粘性流体在水平细管内作稳定层流时的流量 R细管半径流体粘度L细管长度 流阻 三 斯托克司定律 Stokes slaw 在粘性流体中运动时 物体表面附着有一