流体力学的性质和任务.doc

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1、第1章绪论§1.1流体力学的性质和任务流体力学课程是建筑工程专业、建筑环境与设备工程专业、公路与城市道路、桥梁、交通工程专业的一门技术基础课，侧重介绍有关基本原理与方法,为专业课做前期基础理论应用训练及业务素质的培养。1。1.1研究对象流体力学:研究流体的机械运动规律及其应用的科学，是力学的分之学科。流体的基本特征时具有流动性：抗拉、抗压、抗剪。1.1.2连续介质模型1、微观角度：2、宏观角度：3、质点：4、质点模型的意义：1。1。3研究方法研究方法：理论分析、实验验证与补充、数值计算一、理论分析法

2、1、液体运动（1)、微观运动的不均匀性、离散性和随机性（2）、宏观运动的均匀性、连续性和确定性2、物理模型连续介质：真实液体所占有的空间，完全由液体质点所充满着，质点之间毫无空隙液体质点：指微观上充分大而宏观上充分小的分子团二、实验方法1、原型观测原型:实际工程建筑物2、模型试验模型：即按一定比例尺将原型缩小或放大的实物或工程建筑物三、数值计算法利用当代电子技术进行快速计算，如有限差分法、有限元法等。1.1.4流体力学的应用1、城市建设：2、交通运输：3、环境工程：§1。2作用在流体上的力分类:1、

3、按力的物理性质区分有:粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力等2、按力的作用方式区分有：质量力和表面力1。2.1表面力表面力:通过直接接触，施加在接触表面上的力。（作用于液体隔离体表面上的力）式中：p—-某点压强，又称为某点的水压力;A—-受压面积或受剪切面积；P——面积A上的总压力;——某点切应力1.2.2质量力质量力：以隔距离作用，施加在每个质点上的力。（作用在液体每一质点上,其大小与受作用液体质量成正比的力；在均质液体中，又称体积力）设流体的质量为m，加速度为a，则其受质量力有：惯性力:重力：

4、设流体质量力为F,质量为m，则-—单位质量力在直角坐标系中，单位向量力与它的三个分量，的关系为：式中：—-单位矢量X，Y，Z—-在三坐标轴方向的分量，X，Y,Z的单位相同m/s2重力液体：只受重力作用的液体X=Y=0，Z=-g§1.3流体的主要物理性质从宏观角度研究的流体主要物理性质1.1.1惯性1、惯性：物体保持原有运动状态的性质.均质液体2、重量和重度均质液体1.3。2粘性1、定义：易流动性：静止时,液体不能承受切力,抵抗剪切变形的特性粘滞性：在运动状态下，流体所具有抵抗剪切变形速度的特性。液体

5、内摩擦力:在剪切变形过程中,液体内部流层间出现的成对的切力2、粘滞性微观机理气体的粘滞性主要来自分子的热运动，温度越高，粘滞性越大液体的粘滞性主要来自分子力,温度越高,粘滞性越低3、牛顿平板实验装置：过程实验结论:当U不大时,沿y轴方向液体中各点流速u一般呈线性分布，有设平板面积为A，则由此有牛顿内摩擦定律式中：——液体内摩擦切应力-—流速梯度,流速沿y方向的变化率-—动力粘度，又称绝对粘度，动力粘滞系数单位:帕斯卡秒1=10泊τ=μ.dγ/dt在水力计算中式中：——液体的运动粘度,又称运动粘滞系数

6、（）4、理想流体：流动时不呈现粘滞性的液体牛顿流体:呈过原点的正比例关系的液体非牛顿流体:与牛顿内摩擦定律不相符的液体例1—11.3。3压缩性一、液体的压缩性1、定义：压缩性：液体宏观体积可随压强增大而减小的特性压缩系数k:一定的温度下，增加单位压强，体积的变化率。2、压缩系数和弹性系数E式中：值越大，液体越易压缩;E值越大，液体越不易压缩水的弹性系数则有3、定义膨胀性：膨胀系数:此时，水的体积压缩量只有，因此，除水击现象外，其余均忽略。二、气体的压缩性PV=RT三、不可压缩流体