《流体力学》ppt课件

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1、流体力学2021/8/22目录第三节流体的静压强及其分布规律第四节流体运动的基本知识第五节流动阻力和水头损失第二节流体的主要物理性质第一节流体力学的研究对象和任务返回液体（liquid）与气体（gas）统称为流体（fluid）。流体力学（fluidmechanics）—研究流体机械运动规律的科学。流体力学除了研究流体的运动规律以外，还要研究它的传热、传质规律。同样，在固体、液体或气体界面处，不仅研究相互之间的作用力，而且还需要研究它们之间的传热、传质规律。第一节流体力学的研究对象和任务流体力学的基础理论由三部分组成:一是流体处于平衡状态时，各种作用在流体上的力之间关系的理论，称为流体静

2、力学；二是流体处于流动状态时，作用在流体上的力和流动之间关系的理论，称为流体动力学；三是气体处于高速流动状态时，气体的运动规律的理论，称为气体动力学。工程流体力学的研究范畴是将流体流动作为宏观机械运动进行研究，而不是研究流体的微观分子运动，因而在流体动力学部分主要研究流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒及转换等基本规律。2021/8/24流体力学在工程技术中有着广泛的应用。在能源、化工、环保、机械、建筑（给排水、暖通）等工程技术领域的设计、施工和运行等方面都涉及到流体力学问题。不同工程技术领域的流体力学问题有各自不同的特点，概括起来主要有三种不同流动形式：一是有压管流，如流体在管道中的流

3、动；二是绕流，如流体在流体机械中绕过翼型的流动；三是射流，如流体从孔口或管嘴喷出的流动。流体力学就是要具体地研究流体流动形式中的速度分布、压力分布、能量损失，以及流体同固体之间的相互作用，同时也要研究流体平衡的条件。2021/8/25实际工程中的流体力学问题前进水对水工建筑物的作用力问题水工建筑物的渗流问题前进河渠水面曲线问题水工建筑物下游的消能问题水工建筑物的过水能力问题水工建筑物的渗流问题前进严格地说应该用力学的语言来叙述：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质，称为流体。根据上述定义，流体显然不能保持一定的形状，即具有流动性。2021/8/29一流体的定义和特征流体中

4、所包括的液体和气体除具有上述共同特性外，还具有如下的不同特性：液体的分子距很难缩小，即液体很不易被压缩，以致一定重量的液体具有一定的体积，液体的形状取决于容器的形状，并且由于分子间吸引力的作用，液体有力求自身表面积收缩到最小的特性。故在重力的作用下，液体总保持一个自由表面(或称自由液面)，通常称为水平面。气体具有很大的压缩性。此外，因其分子距与分子平均直径相比很大，以致分子间的吸引力微小，分子热运动起决定性作用，所以气体没有一定形状，也没有一定的体积，它总是能均匀充满容纳它的容器而不能形成自由表面。2021/8/210二、流体连续介质假设从微观角度看，流体和其它物体一样，都是由大量不连

5、续分布的分子组成，分子间有间隙。在流体力学中，取流体微团来作为研究流体的基元。所谓流体微团是一块体积为无穷小的微量流体，由于流体微团的尺寸极其微小，故可作为流体质点看待。流体可看成是由无限多连续分布的流体微团组成的连续介质。这种对流体的连续性假设是合理的，因为在流体介质内含有为数众多的分子。建立连续介质模型:（1）排除了分子运动的复杂性；（2）引入质点的概念，各质点物理量都可视为空间坐标和时间变量的连续函数，可用数学分析方法来研究液体运动。2021/8/211一流体的密度1、流体的密度流体的密度是流体的重要属性之一，它表征流体在空间某点质量的密集程度，流体的密度定义为：单位体积流体所具

6、有的质量，用符号ρ来表示。对于流体中各点密度相同的均质流体，其密度（1-1）式中：—流体的密度，kg/m3；—流体的质量，kg；—流体的体积，m3。2021/8/212第二节流体的主要物理性质对于各点密度不同的非均质流体，在流体的空间中某点取包含该点的微小体积，该体积内流体的质量则该点的密度为（1-2）2、流体的相对密度流体的相对密度是指某种流体的密度与4℃时水的密度的比值，用符号d来表示。（1-3）式中：—流体的密度，kg/m3；—4℃时水的密度，kg/m3。表1-1和表1-2列出了一些常用液体、气体在标准大气压强下的物理性质。2021/8/2132021/8/214表1-1在标准大

7、气压下常用液体的物理性质2021/8/215表1-2在标准大气压和20℃常用气体性质二流体的压缩性和膨胀性随着压强的增加，流体体积缩小；随着温度的增高，流体体积膨胀，这是所有流体的共同属性，即流体的压缩性和膨胀性。1、流体的膨胀性在一定的压强下，流体的体积随温度的升高而增大的性质称为流体的膨胀性。流体膨胀性的大小用体积膨胀系数来表示，它表示当压强不变时，升高一个单位温度所引起流体体积的相对增加量，即（1-4）式中—流体的体积膨胀系数，1/℃，1