流体力学概述

1、1.材料工程基础；2.教学内容分为三个部分，包括流体力学基础、传热、燃料和燃烧。每个部分都附有一定数量的例子、复习问题和练习。实验部分主要涉及流体力学和燃料实验。引言，第3章，第1章，流体力学基础，第3节，流体动力学，第4节，流体流动和流动阻力，第5节，流体运输设备，第2节，流体静力学，第1节，概述，第4章，第5节，研究对象：20世纪60年代以前，主要集中在航空、航天、大气、海洋、航运、水利和各种管道系统。这些问题的特点是体积小、速度低，以及流体运动过程中的传热传质现象。这样，流体力学不仅要研究流体运动规律，还要研究其传热传质规律。1.1流体力学的任务和发展，6.7，流体力学的研究内容：研究流

2、体(液体、气体)在平衡和流动状态下的运动规律及其在工程技术领域的应用。流体力学的基本理论由三部分组成：流体静力学；流体运动学；流体动力学(流体动力学)。8。流体力学研究内容：研究流体(液体和气体)在平衡和流动状态下的运动规律及其在工程技术领域的应用。流体力学的基本理论由三部分组成：第一，流体处于平衡状态时作用于流体的各种力之间的关系理论，称为流体静力学；二是流体处于流动状态时作用在流体上的力与流动之间的关系理论，称为流体动力学；第三，当气体处于高速流动状态时，气体运动定律的理论称为气体动力学。9、1.2.1流体的定义和特性：在任何微小剪切力的持续作用下，能够持续变形的物质，称为流体。特点：流动

3、性。流体在静止时不能承受切向力，这与固体明显不同。固体在静止时可以承受切向力，并轻微变形以抵抗外力，直到达到平衡。只要力保持不变，固体的变形就不会改变。1.2流体特性和连续介质假设，10、1.2.2流体连续介质假设流体胶束是研究流体的基本要素。它是一种体积极小的微小流体，由于其体积极小，可视为流体颗粒。这样，流体可以被看作是由无限多个连续分布的流体胶束组成的连续介质。这种流体连续性的假设是合理的，因为流体介质中有许多分子。例如，在标准状态下，lmm3气体中有2.71016个分子；lmm3的液体中有310 19个分子。可以看出分子间的间隙非常小。因此，在研究流体的宏观运动时，分子间的间隙可以忽略

4、，流体被视为连续介质。11、1.3流体的主要物理性质，1.3.1流体的密度1。流体密度，其中：流体密度，kg/m3；-流体质量，kg；-流体体积，m3。流体的相对密度流体的相对密度是指在4时某一流体的密度与水的密度之比，用符号d表示。其中：流体的密度，kg/m3；4时的水密度，kg/m3。13，表1-1标准大气压下常见气体和液体的物理性质，14，1.2.2比容(m3/kg)，1.2.3比重无量纲量。15，1.2.4某一点的重力：(N/m3)流体的平均重力：=G/V (N/m3)在地球质量重力场的作用下，流体的密度与重力的关系为=g，16，1.4流体的压缩性和膨胀性1.4.1在一定压力下，流体流

5、体的膨胀用体积膨胀系数表示，体积膨胀系数表示在压力不变的情况下，单位温度升高引起的流体体积的相对增加，即流体的体积膨胀系数为1/，1/k；17，表1-3水的体积膨胀系数(1/)，P为常数，体积膨胀系数随温度的升高而增大。当t不变时，体积膨胀系数随压力的增加而增加。18，1.4.2流体的可压缩性在一定温度下，流体的体积随着压力的增加而减小，这称为流体的可压缩性。其中流体的体积压缩系数，m2/n；流体压力的增加，pa；-原始流体体积，m3；流体体积的增加，m3。对于理想气体，密度与温度和压力的关系可以用热力学中的状态方程来表示，即气体的绝对压力pa；气体密度，kg/m3；热力学温度k；气体常数，J

6、/(kgK)。20，在工程中，不同压力和温度下的气体密度可根据以下公式计算：其中，是某一气体在标准状态下的密度(0，101325帕)。如空气=1.293千克/立方米；=1.34千克/立方米烟气。是某一气体在温度t和压力N/下的密度。21，1.5可压缩流体和不可压缩流体-不可压缩流体-气体-可压缩流体的不可压缩流体模型，22，1.6流体粘度和牛顿内摩擦定律1.6.1流体粘度是流体抵抗剪切变形的一个属性。根据流体的力学特性，静态流体不能承受剪切力，即在任何微小剪切力的持续作用下，流体都会不断变形。然而，在相同的剪切力下，不同流体的变形速度是不同的，这反映了剪切变形阻力的差异，即流体的粘度。23，速

7、度分布(线性，无大流量)，固定板，可移动板，24，1.6.2牛顿内摩擦定律被写成方程f-流体层接触面上的内摩擦，n；a流体层之间的接触面积，m2；du/dy垂直于流向的速度梯度，1/s；动态粘度，Pas。25，流动层之间每单位面积的内部摩擦力称为切向应力，其中-切向应力，Pa。在流体力学中，经常引用动态粘度与密度的比值，称为运动粘度，用符号表示，即-运动粘度，m2/s，26，1.6.4理想流体的假设非粘性流体称为理想流体1.6.5粘度的测量，管流法，落球法，旋转法，排放法等。工业粘度计：-恩格尔粘度计-雷德伍德粘度计-赛波特粘度计在美国采用，27，1.6.3影响粘度温度的因素随着温度的升高而降

8、低。28，随着温度的升高而增加。29，例1-1一个板和另一个固定板之间的距离为=0.5毫米，两个板水平放置，其间充满流体。上板在每单位面积=2N/m2的力作用下以=0.25米/秒的速度移动，并计算流体的动态粘度。解法根据牛顿内摩擦定律，由于两块板之间的间隙很小，速度分布可以认为是线性分布，微分(PAS)可以用增量表示。30、实施例1-2将长度L=1m、直径d=200mm毫米的圆柱体水平放置在内径D=206mm毫米的圆管中，并以u=1m/s的速度移动，已知间隙中油的相对密度为D=溶液间隙中油的密度为，动态粘度为，(kg/m3)，(Pas)，31。根据牛顿内摩擦定律，由于间隙很小，速度可以认为是线

9、性分布，(N)，32，1.7作用在流体上的力可以分为两类，表面力和质量力。1.7.1表面力是指作用在取自流体的流体体积的一部分的表面上的力，即流体或固体通过接触面作用在该部分体积周围的力。，33，1.7.2质量力是指作用在一定体积的流体中所有流体颗粒上的力，与该体积中流体的质量成正比，也称为体积力。在均匀流体中，质量力与作用流体的体积成正比。重力惯性力静电力质量力电磁力，质量力的大小由作用在单位质量流体上的质量力，即单位质量力来测量。在直角坐标系中，如果质量力在每个坐标轴上的投影是Fx，Fy，Fz，那么每个坐标轴上的单位质量力的分量等于(1-20)，那么当质量力仅仅是重力时，m/S2(1-21

10、):X=0，Y=0，Z=-g，35，问题1，1直接与牛顿内摩擦定律B剪应力和剪切变形速度c剪应力和剪切变形有关；d剪切应力和流速2对于绝缘处理，电线被拉过填充有绝缘涂层的接触工具的中间。已知线的直径为0.8毫米，涂层的粘度=0.02帕秒，触摸工具的直径为0.9毫米，长度为20毫米，线的牵引速度为50米/秒。试着找出所需的牵引力。流体静力学主要研究流体在外力作用下的平衡规律及其在工程实践中的应用。静态：绝对静态和相对静态。地球被用作惯性参照系。当流体仍然相对于惯性坐标系时，就说流体处于绝对静止状态。当流体相对于非惯性参照系静止时，就说流体处于相对静止的状态。流体处于静态或相对静态，都不表现出粘性

11、作用，即切向应力等于零。38、2.1流体静压及其特性，流体内部或流体和固体壁所在的单位面积内的法向力称为流体压力。当流体处于静态时，流体的压力称为流体静压，用符号p表示，单位为帕。静水压力有两个基本特征：静水压力方向垂直于作用面，指向作用面的内法线方向。40，图2-1静压方向，41，静液中任何一点的流体压力与作用面的方向无关，即所有方向上任何一点的流体静压都是相同的。假设作用在ACD、ABD、ABC和BCD上的流体静压力分别为px、py、pz和pn，pn与x、y和z轴的夹角分别为、和，作用在每个表面上的总压力分别为：44，除压力外，还假设流体胶束的平均密度为，微四面体的体积为dV=dxdydz/6，微四面体流体的质量假设作用在流动流体上的单位质量力