流体力学课件1章

1、流体力学是研究流体机械运动规律及其应用的科学，是力学的一个重要分支。流体力学研究的对象液体和气体。流体力学发展简史流体力学的研究方法作用在流体上的力流体的主要力学性质流体力学的模型返回返回返回返回返回返回流体力学与相关的邻近学科相互渗透，形成很多新分支和交叉学科返回返回返回返回下一节),(limZYXmFfBMV1.质量力：作用在所研究的流体质量中心，与质量成正比重力惯性力单位质量力返回mFXBxMVlimmFYByMVlimmFZBzMVlim重力gmmgZ0mGXx0mGYy), 0 , 0(),(gZYXgmGZZAFA0lim2.表面力：外界对所研究流体表面的作用力，作用在外 表面，与

2、表面积大小成正比应力切线方向：切向应力剪切力内法线方向：法向应力压强APpAAlimATAAlimFAFnF表面力具有传递性流体相对运动时因粘性而产生的内摩擦力返回VmV0limVm3/1000mkg1.惯性密度常见的密度（在一个标准大气压下）：4时的水20时的空气容重（重度）比重g1v3/2 . 1mkg2.粘性：在外力作用下，流体微元间出现相对运动时，随之产生阻抗相对运动的内摩擦力微观机制：分子间吸引力、分子不规则运动的动量交换牛顿内摩擦定律：切应力：dzdvAT dzdvATdzdvATzvv+dvvxzdzya.速度梯度的物理意义角变形速度（剪切变形速度）dzdvdzdvdttgddd

3、tddzdvvdt(v+dv)dtdvdtdzd流体与固体在摩擦规律上完全不同正比于dv/dz正比于正压力，与速度无关b.动力粘度（系数）：与流体性质有关PaS运动粘度（系数）：m/s)T(f)p,T(f微观机制：液体吸引力T气体热运动T水的粘滞系数（一个大气压下）水的粘滞系数（一个大气压下）空气的空气的粘滞粘滞系数（一个大气压下）系数（一个大气压下）图图1.2 1.2 粘度随温度变化趋势粘度随温度变化趋势dv/dz牛顿流体o 牛顿流体服从牛顿内摩擦定律的流体（水、大部分轻油、气体等）c.牛顿流体与非牛顿流体0dv/dzo塑性流体 非牛顿流体 塑性流体克服初始应力0后，才与速度梯度成正比（牙膏

4、、新拌水泥砂浆、中等浓度的悬浮液等）例：汽缸内壁的直径D=12cm，活塞的直径d=11.96cm，活塞长度L=14cm，活塞往复运动的速度为1m/s，润滑油的 =0.1Pas。求作用在活塞上的粘性力。解：dndvAT2053014011960m.dLAdndvNT5 .261051 . 0053. 03注意：面积、速度梯度的取法dDL131052/ )1196. 012. 0(012/ )(0sdDv例：旋转圆筒粘度计，外筒固定，内筒转速n=10r/min。内外筒间充入实验液体。内筒r1=1.93cm，外筒 r2=2cm，内筒高h=7cm，转轴上扭距M=0.0045Nm。求该实验液体的粘度。解

5、：dydu602 nM注意：1.面积A的取法； 2.单位统一hnr1r21210rrr1Ar0045. 0211rhrsPa952. 0得3.压缩（膨胀）性a.压缩系数 p在一定温度下，密度的变化率与压强的变化成正比dpdpdpdp/pE1体积模量（弹性模量）dpVdV /dVdpVEp10水在不同压强下的压缩系数水在不同压强下的压缩系数从表中可以看出，水的压缩系数是很小的。如压强由4000kPa增加到8000kPa时相对体积的变化为：2391021. 010)40008000(10515. 0pVVp该数值表明，此时水的相对体积的变化大约为0.2%。所以工程上一般可将液体视为不可压缩的，即认为液体的体积（或密度）与压强无关dTVdVvb.膨胀系数v一个大气压下水的容重及密度一个大气压下水的容重及密度 理想气体状态方程RTpR气体常数空气R=8.31/0.029=287J/kgK 等温过程：压缩系数 等压过程：膨胀系数 绝热过程：压缩系数 低速（标准状态，v68m/s）气流可按不可压缩流体处理pdppdpdpdT1TdTTdTdTVdVp1pdppdpdpd1标准大气压下空气的容重及密度标准大气压下空气的容重及密度ghr2cos21.表面张力：由分子的内聚力引起单位：N/m发生在液气接触的周