01流体力学--基本概念

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1、液压流体力学基本概念第一章§1.1研究流体力学的基本方法●农田排灌流体力学是力学的一个分支，流体力学是以流体为研究对象，主要研究流体和流体及流体与固体（边界）之间的作用与反作用，也就是研究流体机械运动的规律，并反这些规律应用到有关的工程技术领域中。●水利水电●城市给排水●船舶航运●石油开采●流体输送●液压传动●空气动力学●船舶流体力学●水力学●液压流体力学研究对象研究方法流体力学的任务及研究方法流体力学－研究流体与流体、流体与固体相互作用，研究流体平衡和运动规律的一门学科●流体力学的研究任务流体力学的任务及研究方法●流体力

2、学研究方法●流体力学的研究任务理论研究方法力学模型→物理基本定律→求解数学方程→→分析和揭示本质和规律实验方法相似理论→模型实验装置三峡库区重庆河段泥沙模型试验南京国际商城（240m）风洞模型试验相似理论流体力学的任务及研究方法●流体力学研究方法●流体力学的研究任务理论研究方法力学模型→物理基本定律→求解数学方程→→分析和揭示本质和规律实验方法相似理论→模型实验装置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之一流场分析流体力学的任务及研究方法●流体力学研究方法●流体力学的研究任务理论研究方法力学模型→物理基本定律

3、→求解数学方程→→分析和揭示本质和规律实验方法相似理论→模型实验装置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之一理论分析方法、实验方法、数值方法相互配合，互为补充●流体力学研究方法●流体力学的研究任务理论、实验和计算流体力学——理论流体力学实验流体力学计算流体力学流体力学的任务及研究方法●流体力学研究方法●流体力学的研究任务理论流体力学：建立近似理论模型，数学方法求解，得出流体运动的内在规律计算流体力学：通过有限差分、有限元等数值计算方法对流体的运动直接数值模拟，得出流体运动规律实验流体力学：主要是风洞、水槽、

4、流体机械等实验设备中进行的模拟实验或实物实验。流体力学的任务及研究方法流体力学的任务与研究方法●流体力学研究方法●流体力学的研究任务●课程侧重点流体力学基本理论、流体力学在工程中的应用应用侧重点：流体力学在机械工程中的应用以流体能量作为原动力的机械：水轮机、汽轮机、蒸汽轮机、喷气发动机、液体燃料火箭等液压、液力、气压传动机械：机床、汽车、坦克、飞机、船舶、工程机械等流体动力机械：水泵、油泵、通风机、压气机等以流体力学作为理论基础§1.2流体的概念●连续介质假设假设流体是由连续充满空间的具有确定质量的流体微团（或流体质点）组

5、成。微团之间无空洞，在运动过程中相邻微团不能超越也不能落后，微团变形过程中相邻微团永远连接在一起。流体是由分子所组成的，分子之间有一定的空隙（气体空隙较大，液体较小），这样就产生空间点上运动参数（速度、压强、密度等）不定的问题。但由于流体力学是研究流体宏观表象运动，并不考虑它的内部微观结构，因此以宏观的质点作为介质的基本。质量力：作用在所研究的流体质量中心，与质量成正比的力单位质量力§1.3作用在流体上的力1、质量力质量力——重力、惯性力、电磁力等质量力：作用在所研究的流体质量中心，与质量成正比的力单位质量力单位质量力只有

6、重力时§1.3作用在流体上的力1、质量力质量力——重力、惯性力、电磁力等表面力：外界对所研究流体表面的作用力，作用在外表面，与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——压应力（压强）ΔFΔAΔFnΔFτ表面力具有传递性流体内部不能承受拉力，法向力只有压应力即压强2、表面力流体相对运动时因粘性而产生的内摩擦力1、易流动性流体的易流动性：任何微小的剪切力都可使流体连续变形的性质§1.4流体的主要物理性质特性：流体无一定形状静止流体不能抵抗剪应力2、惯性惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质密度均质

7、流体常见的密度（一个标准大气压）1、易流动性§1.4流体的主要物理性质2、惯性均质流体重度（容重）比重3、重力特性重力特性：流体受地球引力作用的特性非均质流体重度（容重）重力1、易流动性§1.4流体的主要物理性质2、惯性3、重力特性4、粘性例：两平行平板间充满流体，假设下平板不动，上平板以一定速度运动，帖近两平板的流体必粘附于平板平面上，紧帖于运动面上的流体质点必以与运动平面相同的速度运动，而紧帖于下平面的流体质点的速度为零，平面间流体层的速度各不相同，但按一定规律分布。运动较快的流层可以带动较慢的流层，反之，较慢的流层又

8、阻滞运动较快的流层，不同速度流层间相互制约，产生类似面体磨擦过程的力。（1）粘性粘性：流体具有抵抗其微团之间相对运动（剪切变形）的性质。粘性力：流体微团之间相对运动的这种阻力。（内磨擦力，切向应力）微观机制：分子间吸引力、分子不规则运动的动量交换速度梯度：垂直速度方向速度的变化率zvu+duvxzdzy