大连理工大学机械工程绪论课件.ppt

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1、流体力学第一章绪论第一节工程流体力学的研究对象和方法流体力学：研究流体平衡和运动规律及应用的科学理论流体力学：数理分析、方程求解对象：方法：工程流体力学（水力学）：实验分析、应用气体液体1应用：一切流体机械的基础气压气力传动第一节工程流体力学的研究对象和方法2气压气力传动一切流体机械的基础3一切流体机械的基础气力输送4一切流体机械的基础液力液压传动5通风、冷却、润滑、静压支撑、输水、输油一切流体机械的基础6明渠…一切流体机械的基础7一、流体的物理属性第二节流体介质与连续介质的概念宏观：无一定形状无一定体积（气体

2、）有一定体积（液体）不受拉力不受剪力微观：由分子组成，分子间有间隙，分子作无规则运动－不连续8二、流体质点第二节流体介质与连续介质的概念假设：流体是由无数质点组成的含有足够流体分子有流体所有性质足够小，相互间无间隙三、连续介质的概念假定流体的所有物理量均可以用关于（x,y,z,t）的连续函数来描述流体质点和连续介质概念是流体力学理论研究最基本的模型9一、密度和重度第三节流体的密度、相对密度（比重）、重度密度：二、比重重度：相对密度、相对重度水：矿物油：101.液体的压缩性和膨胀性一定温度下，液体受压强作用发生体

3、积变化的特性1）压缩性－单位压强增量下流体体积变化率液压油，当压强由1MPa增加到50MPa,体积减小1/20000体积弹性模量：第四节压缩性和膨胀性压缩性大小用KT表示流体体积随压力和温度变化而变化的特性11实验指出，液体的体积压缩系数很小，例如水，当压强在(1～490)×107Pa、温度在0～20℃的范围内时，水的体积压缩系数仅约为二万分之一，即每增加105Pa，水的体积相对缩小约为二万分之一。表1-1列出了0℃水在不同压强下的KT值。表1-10℃水在不同压强下的KT值第四节压缩性和膨胀性12液体体积随温度

4、变化而变化的特性2）膨胀性－单位温度增量下流体体积变化率液压油，第四节压缩性和膨胀性膨胀性大小用αv表示13实验指出，液体的体积膨胀系数很小，例如在9.8×104Pa下，温度在1～10℃范围内，水的体积膨胀系数=14×10-61/℃；温度在10～20℃范围内，水的体积膨胀系数=150×10-61/℃。在常温下，温度每升高1℃，水的体积相对增量仅为万分之一点五；温度较高时，如90～100℃，也只增加万分之七。其它液体的体积膨胀系数也是很小的。第四节压缩性和膨胀性142.气体的压缩性和膨胀性其中：气体状态方程：－气

5、体绝对压强－体积－质量－绝对温度－气体常数第四节压缩性和膨胀性气体的压缩性要比液体的压缩性大得多，这是由于气体的密度随着温度和压强的改变将发生显著的变化。对于完全气体，其密度与温度和压强的关系可用热力学中的状态方程表示15在一定范围内，为了研究方便，假定流体体积不随压强和温度变化而变化3可压缩流体和不可压缩流体动力分析时，流体的压缩性不可忽视第四节压缩性和膨胀性静压下的流体，低速运动的气体，均可按不可压缩流体进行分析，16一、牛顿内摩擦定律流体运动时，内部产生阻碍相对运动的切应力的性质－粘性第五节流体粘性式中：

6、－牛顿内摩擦力，N－牛顿内摩擦切应力，Pa－与流体种类及温度有关的比例常数－速度梯度－粘性动力系数－动力粘度，Pa·s－保证17塑性流体满足牛顿内摩擦定律的流体－第五节流体粘性牛顿流体空气、水、石油…假塑性流体胀塑性流体凝胶、牙膏泥浆、纸浆油漆18二、流体的粘度第五节流体粘性1.粘度的定义1）动力粘度2）运动粘度流体力学分析中常出现定义－运动粘度19第五节流体粘性3）相对粘度测得：200ml被测液体流出时间t1200ml，20℃纯水流出时间t2（一般50-52s）相对粘度：常用恩氏粘度恩氏粘度计：常用20℃、5

7、0℃、100℃下的恩氏粘度，计为：已知可计算出相应的20第五节流体粘性2.粘度的变化规律1）液体：流体的动力粘度压粘指数水：液压油粘温指数2）气体：21第五节流体粘性三、理想流体假定流体无粘性－理想流体理想流体假定是分析流体运动、动力规律的重要假定22第六节流体表面张力及汽比压强一、液体表面张力1.液体分子间作用与间距平方成反比，当间距大于R时，作用很小半径为R的球－分子作用球2.处于自由表面上的液体分子，受到不平衡分子力作用FN(垂直于液体表面)若在失重状态，无约束时，FN的作用将使液体收缩成球（水滴）。相当

8、于在球表面有一弹性薄膜，－表面张力FN单位长度上的表面张力：σ23第六节流体表面张力及汽比压强二、毛细管现象24三、液体汽化压强第六节流体表面张力及汽比压强A、B曲线上各点（Tv，Pv）习题：1－101－121－15251-10液压缸尺寸：l=1.5m，d=0.2m,压强p=20MPa.κ＝0.5×10-9.不计缸体弹性变形，求加水量。即加压后体积减小率为1%，若加入0压力的水，实际的