原理-伯努利原理.ppt

1、第三章流体运动,2020/7/3,1,标准大气压1atm=101325Pa=760mmHg柱,一、应变(strain),二、应力(stress),三、弹性模量,2020/7/3,2,1、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；,第三章流体的运动,2020/7/3,3,一、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

2、想流体稳定流动,2020/7/3,4,2、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,2020/7/3,5,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,2020/7/3,6,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,2020/7/3,7,3-2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xy处,x、y处的压强、流速和高度分别为P1、V1、

3、h1和P2、V2、h2,理想流体:,xx、yy的体积为：,2020/7/3,8,外力:,外力作功为：,总功为：,2020/7/3,9,机械能的变化为：,由功能原理：A=E,2020/7/3,10,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。,2020/7/3,11,S0：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：,2020/7/3,12,解：,2020/7/3,13,二、伯努利方程的应用,1、汾丘里（Venturimeter）流量计,2020/7/3,14,2、流速计-皮托

4、管（pitottube）,动压全部转化为静压,2020/7/3,15,解：,2020/7/3,16,3、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。,2020/7/3,17,解：,4、小孔流速,2020/7/3,18,5、空吸作用,火车、双层纸,2020/7/3,19,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。,2020/7/3,20,3-3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

5、存在分速度，因而各流层混淆起来。整个流动杂乱不稳定。,2020/7/3,21,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。,2020/7/3,22,二、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,2020/7/3,23,1、Re1000层流2、Re1500湍流3、1000Re1500过渡态,三、雷诺数,2020/7/3,24,3-4粘性流体的运动规律,一、粘性流体的伯努利方程,P1P2,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,2020/7/3,25,二、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。,2020/7/3,26,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：,2020/7/3,27,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:,2020/7/3,28,三、斯托克司定律（Stokesslaw）在粘性流体中运动时，物体表面附着有一层流体，