流体力学第3课

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1、第二章流体的力学性质作用在流体上的力（1）作用在流体上的力（1）质量力：某种力场中的流体，所有质点均受到的与质量成正比的力。在生活中，常见的质量力是重力、直线运动惯性力、离心惯性力、科氏力。体积力和质量力的关系。作用在流体上的力（2）面积力（表面力）：毗邻流体或其他物体对所研究的对象直接施加的接触力。表面张力：属于表面力作用在流体上的力（3）应力（表面力）作用在单位面积上的面积力（有压强的量纲）法向应力（正应力、压强）剪切应力（切应力）液体的界面现象多相体系中相之间存在着界面。习惯上人们仅将气-液，气-固界面称为表面。表面张力是分子力的一种表现。它发生在液体和气体接触时的边界部分。

2、表面张力和毛细现象促使液体表面收缩的力叫做表面张力。液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。表面张力和毛细现象表面张力产生的原理在一纯液体与其蒸气保持平衡的界面上，处于界面层的分子，由于在它上面气相分子的密度远较液相为小，界面层分子处于一含指向液体内部的不对称力场中。界面及内部分子受力的比较界面层中的分子有离开界面层而进入液体内部的趋势，在宏观上，这就表现为界面收缩。汞滴，肥皂泡呈球形就是这个原因。表面张力和毛细现象表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。如果液面是

3、曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。表面张力F的大小跟分界线的长度L成正比。可写成F=σL或σ=F/L。弯曲表面下的附加压力Young-Laplace方程因曲面处于平衡状态，故曲率中心所在侧面的压力一定高于另一侧面上的压力，可写出平衡方程：两侧的压强差一般曲面球面球面薄膜液面与固体接触的表面现象润湿现象液滴沿固体表面向外扩展，附着在固体表面上形成薄层润湿和不润湿决定于液体和固体的性质（接触角）不润湿现象液滴在固体表面总是近似呈球，能在固体表面滚动而不附着在上面接触角在液体与固体接触面的边界处任取一点，作液体表面及固体表面的切线，这两切线通过液体内部的夹角称接触角。毛细现象毛细现象把

4、直径很小两端开口的细管插入液体中时，表面张力的作用使管内液体出现升高或下降的现象。浸润：凹面不浸润：凸面表面张力接触角WaterMercury液面升高(降低)的原理毛细管刚插入水中时，管内液面为凹液面，PC=P0,PB

5、有一块厚度为0.2cm，面积为的方形金属板，其质量为M=50kg，假定金属板与平板间的速度按线性分布，若欲使金属板以速度匀速向上运动，试求对此板作用的提升力F。F例题1F受力分析：以金属板为对象匀速运动：重力＋粘性力＝提升力＋浮力例题1F平板两面牛顿内摩擦定律：线性速度分布：例题2—滑动轴承Ld求轴表面的摩擦阻力和维持匀速转动所消耗的功率例题2—滑动轴承Ld运动学/动力学例题2—滑动轴承Ld运算时注意统一单位例题3—旋转式粘度计旋转式黏度计由内外圆筒构成，它们的半径各为R1和R2。内筒由扭力弹簧固定，外筒以等角速度ω旋转。两圆筒的经向间隙为δ1，底面间隙为δ2。内外筒间

6、充以被测流体至h高度，如果扭矩为M，求流体的黏度μ。已知：R1、R2、δ1、δ2、ω、M求：μ=？【解】因δ1、δ2均很小，故δ1及δ2间流体速度分布均可简化为直线分布。显然，扭矩M由侧面黏性扭矩M1及底面黏性扭矩M2平衡。即M=M1+M2课后作业作业：p25-261-151-161-171-221-23TheEnd