流体力学课件-ch1.ppt
- 文档编号:2718440
- 上传时间:2022-11-09
- 格式:PPT
- 页数:40
- 大小:3.17MB
流体力学课件-ch1.ppt
《流体力学课件-ch1.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《流体力学课件-ch1.ppt(40页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
流体力学主讲:
孟祥铠第一章绪论第二章流体静力学第三章流体动力学第四章相似和量纲分析第五章管中流动第六章孔口和缝隙流动第七章气体的一元流动v配套教材:
流体力学(张也影)配套教材:
流体力学(张也影)v内容包括:
内容包括:
第一章第一章绪论绪论1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法1-2流体质点与连续介质概念流体质点与连续介质概念1-3流体的密度、比体积和相对密度流体的密度、比体积和相对密度1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性1-5流体的粘性流体的粘性1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法流体力学是以流体流体力学是以流体(包括液体和气体包括液体和气体)为对象,研究其平为对象,研究其平衡和运动基本规律的科学。
主要研究流体在平衡和运动时的衡和运动基本规律的科学。
主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失等。
中的能量损失等。
一、流体力学的研究对象一、流体力学的研究对象1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法一、流体力学的研究对象一、流体力学的研究对象流体力学在许多领域有着广泛的应用,如矿井生流体力学在许多领域有着广泛的应用,如矿井生产中的通风、排水、压气以及煤和其他矿物的分选,产中的通风、排水、压气以及煤和其他矿物的分选,机械工业中的润滑、冷却、液压传动及控制,水利工机械工业中的润滑、冷却、液压传动及控制,水利工程、采暖通风、石油化工、航空航天等,都会涉及到程、采暖通风、石油化工、航空航天等,都会涉及到流体的平衡和运动。
流体的平衡和运动。
因此,流体力学是一门重要的技术基础课程。
因此,流体力学是一门重要的技术基础课程。
理论分析方法、实验方法、数值方法理论分析方法、实验方法、数值方法v理论研究方法理论研究方法力学模型力学模型物理基本定律物理基本定律求解数学方程求解数学方程分析和揭示本质和规律分析和揭示本质和规律v实验方法实验方法相似理论相似理论模型实验装置模型实验装置v数值方法数值方法计算机数值方法是现代分析手段中发展最快的方法计算机数值方法是现代分析手段中发展最快的方法之一之一1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法一、流体力学的研究对象一、流体力学的研究对象航空航天航海航空航天航海船舶运动船舶运动地地效效翼翼艇艇(WIG)浮标浮标海洋平台海洋平台潜器潜器1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法三、流体力学的工程应用三、流体力学的工程应用能源动力能源动力飞机发动机汽车的发展蒸汽机车1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法三、流体力学的工程应用三、流体力学的工程应用建筑与环境建筑与环境杨浦大桥节能型建筑1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法三、流体力学的工程应用三、流体力学的工程应用气象科学气象科学气象云图龙卷风龙吸水1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法三、流体力学的工程应用三、流体力学的工程应用环境控制环境控制污水净化设备模型电厂冷却塔1-1流体力学的研究对象、任务和方法流体力学的研究对象、任务和方法三、流体力学的工程应用三、流体力学的工程应用1-2流体质点与连续介质概念流体质点与连续介质概念一、流体的物理属性一、流体的物理属性固体:
有一定体积和形状,不易变形固体:
有一定体积和形状,不易变形流体:
流体:
可承受压力,几乎不可承受拉力,承受剪切力可承受压力,几乎不可承受拉力,承受剪切力的能力极弱。
的能力极弱。
固体:
固体:
既可承受压力,又可承受拉力和剪切力既可承受压力,又可承受拉力和剪切力液体和气体液体和气体气体远比液体具有更大的流动性。
气体远比液体具有更大的流动性。
气体在外力作用下表现出很大的可压缩性。
气体在外力作用下表现出很大的可压缩性。
1-2流体质点与连续介质概念流体质点与连续介质概念一、流体的物理属性一、流体的物理属性易流动性易流动性在极小剪切力的作用下,流体就将产生无休止的(连在极小剪切力的作用下,流体就将产生无休止的(连续的)剪切变形(流动),直到剪切力消失为止。
续的)剪切变形(流动),直到剪切力消失为止。
流体区别于固体的流体区别于固体的根本标志根本标志1-2流体质点与连续介质概念流体质点与连续介质概念二、流体质点的概念二、流体质点的概念流体质点流体质点流体中由大量流体分子组成的,宏观尺度非常小,而微流体中由大量流体分子组成的,宏观尺度非常小,而微观尺度又足够大的物理实体。
观尺度又足够大的物理实体。
(具有宏观物理量(具有宏观物理量、T、p、v等)等)1-2流体质点与连续介质概念流体质点与连续介质概念三、连续介质的概念三、连续介质的概念连续介质模型连续介质模型假设流体是由无穷多个,无穷小的,彼此紧密毗邻、连假设流体是由无穷多个,无穷小的,彼此紧密毗邻、连续不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。
续不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。
流体连续介质流体连续介质物理量连续物理量连续连续介质假设后连续介质假设后物理量在流体中连续分布物理量在流体中连续分布可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律limMV0V流体密度是空间位置和时间的函数。
流体密度是空间位置和时间的函数。
1-3流体的密度、比体积和相对密度流体的密度、比体积和相对密度一、密度和比体积一、密度和比体积kg/m3对于均质流体,对于均质流体,流体密度流体密度流体比体积流体比体积P=V.MP(x,y,z)zxykg/m3P点上流体密度为点上流体密度为m3/kg1-3流体的密度、比体积和相对密度流体的密度、比体积和相对密度二、相对密度二、相对密度相对密度相对密度物体质量与同样体积物体质量与同样体积4蒸馏水质量之比蒸馏水质量之比流体的相对密度为流体的相对密度为式中,下角标式中,下角标w代表代表4蒸馏水的相应物理量蒸馏水的相应物理量流体密度、比体流体密度、比体积的数的数值与相与相对密度的关系密度的关系为1-3流体的密度、比体积和相对密度流体的密度、比体积和相对密度二、相对密度二、相对密度式中,式中,pp是气体是气体绝对压强强,单位符号是位符号是PaPa;v是气体比体积,单位符号是是气体比体积,单位符号是T是气体的热力学温度,是气体的热力学温度,T的单位符号是的单位符号是K。
是因气体种类而异的气体常数,它的单位可由是因气体种类而异的气体常数,它的单位可由的单位导出,的单位导出,它的数值可根据气体的摩尔质量它的数值可根据气体的摩尔质量M由下式确定:
由下式确定:
1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性一、气体压缩性和膨胀性的方程表示法一、气体压缩性和膨胀性的方程表示法全面反映气体压缩性和膨胀性的关系式全面反映气体压缩性和膨胀性的关系式1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法定义:
定义:
体积相对变化量体积相对变化量比值的极限比值的极限1.流体的体流体的体膨膨胀系数胀系数用用表示,单位符号为表示,单位符号为K-1物理意义:
物理意义:
当压强不变时,每增加单位温度所产生的流体体当压强不变时,每增加单位温度所产生的流体体积相对变化率。
积相对变化率。
1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法气体体气体体膨膨胀系数可由气体状系数可由气体状态方程式方程式(令令p=C)求得求得盖盖吕萨克克(Gay-Lussac)定律:
定律:
当当压强强不不变时,温度每升高,温度每升高1摄氏度,一定氏度,一定质量气体的体量气体的体积,增,增加它在加它在0时的体的体积的的1273。
这个定律个定律对理想气体才能理想气体才能严格成立格成立。
1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法定义:
定义:
体积相对变化量体积相对变化量比值的极限比值的极限1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法2.流体的流体的体积体积压缩率压缩率物理意义:
物理意义:
当温度不变时,每增加单位压强所产生的流体体当温度不变时,每增加单位压强所产生的流体体积相对变化率积相对变化率。
用用表示,单位符号为表示,单位符号为Pa-11-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法气体气体体体积压缩率可由气体状率可由气体状态方程式方程式(令令T=C)求得求得在气体状在气体状态方程式适用的范方程式适用的范围内,内,压强强越高,气体的等温越高,气体的等温压缩率率越小,越小,压缩越困越困难;反之,;反之,压强强较低低时,气体比,气体比较容易容易压缩。
1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法体积体积压缩率的倒数压缩率的倒数1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法3.流体的体积模量流体的体积模量物理意义:
物理意义:
当温度不变时,每产生一个单位体积相对变化率当温度不变时,每产生一个单位体积相对变化率所需要的压强变化量。
所需要的压强变化量。
用用K表示,单位符号为表示,单位符号为PaK值值,流体越不容易压缩。
,流体越不容易压缩。
从公式及列举的数表可见,从公式及列举的数表可见,的数的数值是随温度、是随温度、压强强变化的。
化的。
可是可是对于液体来于液体来说,常,常选取取这些系数的些系数的实验平均平均值,将,将定定义中的微分中的微分变化量写成有限增量的形式,即化量写成有限增量的形式,即1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法二、流体压缩性和膨胀性的系数表示法1-4流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性三、不可压缩流体的概念三、不可压缩流体的概念定义:
定义:
等温压缩率和体膨胀系数完全为零的流体等温压缩率和体膨胀系数完全为零的流体可压缩性可压缩性流体随其所受压强的变化而发生体积(密度)变化的性质流体随其所受压强的变化而发生体积(密度)变化的性质一般认为:
一般认为:
液体是不可压缩的液体是不可压缩的(在(在p、T、v变化不大的变化不大的“静态静态”情况情况下)下)气体是可压缩的气体是可压缩的【例题例题1-1】1-5流体的粘性流体的粘性流体分子间的流体分子间的内聚力内聚力流体分子与固体壁面间的流体分子与固体壁面间的附着力附着力。
内摩擦力内摩擦力相邻流层间,相邻流层间,平行于流层表面的相互作平行于流层表面的相互作用力。
用力。
定义:
定义:
流体在运动时,其内部相邻流层间要产生抵抗相对流体在运动时,其内部相邻流层间要产生抵抗相对滑动(抵抗变形)的内摩擦力的性质称为流体的粘性。
滑动(抵抗变形)的内摩擦力的性质称为流体的粘性。
yxv。
v+dvvydyv0F一、粘性概念一、粘性概念内摩擦力:
内摩擦力:
以切应力表示:
以切应力表示:
式中:
式中:
与流体的种类及其温度有关的比例常数;与流体的种类及其温度有关的比例常数;速度梯度(流体流速在其法线方向上的变化率)。
速度梯度(流体流速在其法线方向上的变化率)。
实验研究发现,实验研究发现,推动上板的外力推动上板的外力F与上板运动速度与上板运动速度v0及摩擦面积及摩擦面积A成正比,成正比,与两板之间的微小距离与两板之间的微小距离成反比,比例常成
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 流体力学 课件 ch1