流体力学课件丁祖荣孔珑.ppt

《流体力学课件丁祖荣孔珑.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程流体力学李宝宽流体流动现象自然界固有的流动现象自然的流动现象黄河壶口济南趵突泉波滑人类的利用绪论人类：海洋里50亿年，空气：700万年。流体运动与流体力学三个问题（1）高尔夫球，飞得远应表面光滑还是粗慥？40-200米（2）汽车，阻力来自前部还是后部？Cd=1-0.2,未来型，0.137。（3）机翼：升力来自下部还是上部？数百吨飞机，数万吨巨轮：机理不一样流体力学：研究流体运动规律，流体之间、流固之间相互作用、流动过程中动量、质量和能量的传输等。流体力学与科学纪元前：大禹治水、古罗马城市供水系统、阿基米

2、德浮力定律18世纪：理想流体力学：L.Euler,D.Bernoulli,J.D’Alembert,J.Lagrange,P.Laplace实验流体力学：G.Hagen,J.Poiseuille,A.Chezy19世纪：模型实验法则：W.Froude量纲分析法：L.Reyleigh两种流态：O.Reynolds粘性流体的运动方程：C.Navier,C.stokes现代流体力学：以普朗特（L.Prandtl）边界层理论为标志。V.Karman,C.Taylor,D.B.Spalding中国：周培源，钱学森汉灵

3、帝流体力学方法推动其他学科领域的发展流体力学边界层理论导致应用数学中渐进展开匹配法的形成1904年，边界层理论流体力学孤立波理论成为新学科光通信的基石1844年，J.Russell:孤立波，20世纪60年代，光通信从流体力学劳伦兹方程发现混沌1995年，E.Lorenz,求解大气对流，相同输入数据，第四位小数四舍五入输出结果无法预测。混沌理论是现代非线性科学基础，解释生命和社会现象。流体力学与工程技术：三分之二以上自然与工程涉及流体流动。冶金流体力学研究水平最能体现国家的综合实力ElectricArcFur

4、naceContinuousCastingArgonOxygenDecarburizationRHDegassingMagnet钢精炼与连铸工艺流程专业应用例转炉氧枪钢包精炼轧钢加热炉流体力学研究方方法：理论分析实验分析数值计算上述方法的结合单位制：用于定量地表示物理量B的参考量B（i），类别与相应的物理量相同，大小人为规定。物理量的大小由相应的单位表示：B=k(i)B(i)k(i)为数值，单位与物理量之间仅存在数量的差别。流体力学问题中四个基本量：质量，长度，时间和温度。辅助单位：平面角：弧度导出单位：力

5、，压强，密度，黏度，能量，功率。流体及其物理性质物质三态：固体、液体和气体。前者不易变形，后两者易变形。高温和高压时还有等离子态和超固态。气体在温度和压力影响下体积变化大，液体则变化小，且有自由表面。物态差别取决于内部分子结构、分子热运动和分子之间的相互作用力。分子之间距离较近10-9m：吸引力，分子之间距离非常近：排斥力平衡距离：10-10m,阿夫加德罗常数：1mol物质包含6.0221367×10-23分子。分子之间平均距离为分子线尺度的10倍。3.3×10-7cm.气体液体和固体三态可以互相转化。主要

6、是因温度和压力的变化导致。流体力学将气体和液体的宏观力学行为用连续介质模型描述。连续介质假定：物质结构：流体由分子组成，分子之间有空隙。流体力学研究宏观运动而非分子本身。连续介质模型认为物质连续无间隙分布于物质所占有的整个空间，流体宏观物理量是空间及时间的连续函数。连续介质模型方法不针对单个粒子，而考虑大量粒子的平均运动和统计特性，速度、密度和温度等。涉及到平均尺度问题。某一单元体内密度值随单元尺度的变化，如图其中：l分子间平均距离，(气体10-7cm,液体10-8cm)流体宏观物理量统计平均的尺度l

7、L流体质点：微观上充分大，宏观上充分小。质点具有的物理量充分均匀的，它是大量粒子的统计平均值。1）无线尺度，平移、无变形。2）不做热运动。3）质点中心统计平均值为质点的物理量。连续介质是由这些连续分布的质点组成。流体的密度、比重和比容是流体的最基本物理量，流体密度是流体中某空间点上单位体积的平均质量，流体的比重是该流体的重量与同体积水在4摄氏度时的重量之比。流体的可压缩性和热膨胀性在外力作用下，流体体积或密度可以改变的性质，称之为流体的可压缩性；在温度改变时，流体体积或密度可以改变的性质，称之为流体的热膨胀

8、性。这部分在工程热力学和传热学中将详细介绍。流体的输运性质流体由非平衡态转向平衡态时物理量的传递性质，统称为流体的输运性质。流体的输运，包括动量输运、能量输运和质量输运。动量输运----------------〉粘滞现象1687年，牛顿平行平板实验：或写成微分形式称为牛顿切应力公式。μ的单位Pa.s或1N.s/m2,亦即1kg/(m.s).运动黏度：的单位m2/s.牛顿流体：符合牛顿切应力公式的流体，空气、水等。