流体力学A 1ppt课件.ppt

流体力学A 1 流体力学及其研究对象学习这门课程的重要性和必要性如何学好这门课程其它事项 绪论 绪论 2 流体力学及其研究对象 力学 研究物体在各种力作用下移动和平衡所具有规律的科学 物体状态 固体 液体 气体和等离子体 流体 液体和气体的统称 流体力学 研究流体在各种力作用下移动和平衡所具有规律的科学 随着学科本身的发展及其对工程实际背景的渗透 流体力学又产生出了许多新的分支 绪论 3 流体力学及其研究对象 绪论 4 流体力学及其研究对象 研究对象 平衡时的规律 如压强分布 总压力等 流体流过某种物体或通道时的运动规律 如速度分布 压强分布 质量 动量 能量等 与其它物质形态 固体 液体或气体 之间的相互作用 作用力 传热 传质及能量转换 能量损失等 规律 绪论 5 这门课的重要性和必要性 在许多工业技术领域有广泛应用 农田 水利 造船 航运 航空 航天 能源 电力 绪论 6 农田 水利 绪论 7 农田 水利 绪论 都江堰水利工程 8 绪论 造船 航运 9 绪论 航空 航天 10 绪论 能源 电力 11 绪论 能源 电力 12 汽轮机系统 循环水泵 凝结水泵 锅炉给水泵 锅炉系统 送风机 引风机 排粉风机 火力发电厂系统简图 能源 电力 13 这门课的重要性和必要性 在其他许多工业技术领域也有广泛应用 机械 冶金 石油 化工 土木 建筑 海洋 大气 人体循环系统 与日常生活密切相关 可以举出若干方面的例子更是学习后继课程的需要 重要的专业基础课 学时72 学分4 5 绪论 14 与其他学科的关系 15 如何学好这门课程 充分 思想 准备和计划 长学期课程 正确处理好与所学课程的关系 温故而知新 认真完成老师布置的作业 及时复习和预习 注重基础知识 基本方法和基本技能 憨实基础 提高提出 分析及解决问题的能力 适当研究性学习 绪论 16 其它事项 教材 流体力学 王松岭主编 参考文献 教材后及随课相应布置 交作业 第一次 前两章 第二次 第三 四章 第三次 第五章 第四次 第十二 六 七章 第五次 第八 九 十章 第六次 第十一章 绪论 17 其它事项 答疑时间 星期四下午3 00 5 00答疑地点 我的办公室 Tel 2224 绪论 18 第一章流体的基本物理性质 主要内容流体的概念流体的密度流体的压缩性和膨胀性流体的粘性液体的表面张力和毛细现象 第一章流体的基本物理性质 19 1 1流体的概念 1 流体的定义和特征1 定义 在微小剪切力持续作用下都能连续不断变形的物体 2 基本特征 易流动和不具有固定形状 3 液体和气体具有不同的特征 如压缩性 粘性等 4 表征流体属性的物理量 p T u v w 等 第一章流体的基本物理性质 20 1 1流体的概念 分子结构 固体 分子间距小 结构紧密 固定形状和体积 液体 分子间距中等 约1倍直径 分子吸引力中等 没有固定形状 气体 分子间距大 约10倍直径 分子吸引力小 分子布朗运动 没有固定形状和体积 第一章流体的基本物理性质 21 1 1流体的概念 2 连续介质假设1 内容 真实流体可看成是由无数体积很小的连续分布的流体微团 流体质点 所组成 2 解释 体积很小 宏观上充分小 与宏观特征尺寸比较 微观上充分大 与分子运动平均自由程相当 少数分子出入不影响流体微团平均统计特性 第一章流体的基本物理性质 22 1 1流体的概念 连续分布 忽略流体微团之间的间隙 流体微团 流体分子集合 几何上看成一个点 3 说明 合理性 考察流体宏观机械运动 优越性 可借助数学分析工具研究流体运动规律 局限性 不适合不满足条件的领域 如稀薄气体等 第一章流体的基本物理性质 23 1 2流体的密度 1 流体的密度1 定义 单位体积流体所具有的质量 记为 2 公式 均质流体 非均质流体 特例 完全气体状态方程及在等温过程 等压过程 绝热过程下的不同形式 板书公式 第一章流体的基本物理性质 24 1 2流体的密度 注意 单位 记号 气体常数随气体种类不同3 说明 一般情况下密度与压强 温度有关 液体和气体 表现不同 表1 1 标准大气压下几种常用流体的密度 表1 2 标准大气压下不同温度的水 空气和水银密度 第一章流体的基本物理性质 25 1 2流体的密度 2 流体的比容 比体积 单位质量的流体所占有的体积 记为 upsilon 3 流体的容重 重度 g 4 流体的相对密度 比重 d w w 1000kg m3 5 混合气体的密度 第一章流体的基本物理性质 26 1 3流体的压缩性和膨胀性 1 流体的压缩性1 定义 2 压缩系数 3 流体的体积弹性模量 4 关系 第一章流体的基本物理性质 27 1 3流体的压缩性和膨胀性 2 流体的膨胀性1 定义 2 膨胀系数 3 说明 与压强有关 50 C前后水的膨胀性与压强的关系不同 3 不可压缩流体1 定义 2 说明 通常液体和低速气体 第一章流体的基本物理性质 28 1 4流体的粘性 1 粘性的概念1 定义 2 牛顿试验 3 摩擦 切向 阻力的大小和方向 摩擦 切向 应力的大小和方向 第一章流体的基本物理性质 阻力 应力 29 1 4流体的粘性 第一章流体的基本物理性质 4 动力粘度 及其特性和机理 30 2 牛顿内摩擦定律1 内容 一般速度分布u u y 时 流体内部摩擦阻力大小为 1 4流体的粘性 摩擦 切 应力大小为 牛顿内摩擦定律 第一章流体的基本物理性质 31 2 说明 i 直线分布为其特例 ii 速度梯度 角变形速度 iii 速度相同或静止时 1 4流体的粘性 第一章流体的基本物理性质 32 1 4流体的粘性 4 牛顿流体和非牛顿流体的定义 5 粘性流体和理想流体的定义 3 运动粘度 第一章流体的基本物理性质 33 1 5液体的表面张力和毛细现象 1 表面张力 1 定义 自由表面 由于分子间吸引力 收缩时 在收缩方向上必定有与收缩方向相反的作用力 这种力称为表面张力 正是由于表面张力的存在 液体表面总是趋向收缩成最小面积 2 说明 它是由于分子间存在吸引力 只在距离 第一章流体的基本物理性质 34 1 5液体的表面张力和毛细现象 约1nm 10 7cm 范围内才起作用 而产生的 在不相混合液体间以及液体和固体间的分界面附近的分子都将受到两种介质吸引力的作用 沿着分界面产生表面张力 通常称为交界面张力 表面张力的大小以作用在单位长度上的力表示 记作 单位为 N m 它的的大小与液体的性质 纯度 温度和与其接触的介质有关 第一章流体的基本物理性质 35 1 5液体的表面张力和毛细现象 3 表面张力的种类 二维液体表面张力 第一章流体的基本物理性质 36 1 5液体的表面张力和毛细现象 三维液体表面张力 第一章流体的基本物理性质 37 是接触角 与液体 固体性质有关 1 5液体的表面张力和毛细现象 2 毛细现象 液体在细管中能上升或下降的现象 由附着力和内聚力的相对大小决定 第一章流体的基本物理性质 38 1 5液体的表面张力和毛细现象 第一章流体的基本物理性质 上升 附着力 内聚力 或下降 附着力 内聚力 的高度与管径有关 39 例1液体粘度实验 圆柱间隙粘性流体 求 粘性系数 已知 第一章流体的基本物理性质 课堂例题与练习 40 解 圆柱表面切应力 底部切应力不计 圆柱扭矩 所以 第一章流体的基本物理性质 课堂例题与练习 41 例2 汽缸 活塞 U 活塞半径 第一章流体的基本物理性质 解 课堂例题与练习 42 例3 第一章流体的基本物理性质 解 课堂例题与练习 43 导出单位 其它根据其物理定义导出的相应单位 注意物理量的单位 国际标准单位 基本单位 米 秒 公斤 帕 运动粘性系数 动力粘性系数 牛顿