流体力学绪论课件.ppt

《流体力学绪论课件.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、第一章绪论第一节流体力学（水力学）的任务和发展概况第二节连续介质假设和水力学的研究方法第三节流体的主要物理力学性质第四节作用于流体上的力第五节流体力学中的力学模型第一节流体力学（水力学）的任务和发展概况流体力学（水力学）流体力学（水力学）是研究流体（主要是水和空气）宏观机械运动的基本规律，以及在工程实际、生产实践中的应用的一门科学。流体力学（水力学）是一门重要的技术(专业)基础课，在许多工程领域均有应用。与土木工程专业各个领域有非常密切的关系。如：城市和工业给水排水、水利、道桥、石油开采、机械制造、地下建筑、岩土工程

2、、水工建筑、矿井建筑等。第一章绪论第一节流体力学（水力学）的任务和发展概况流体力学（水力学）的基本任务研究流体宏观机械运动的基本规律；流体的静止或平衡（静力学）；流体的机械运动（动力学）研究产生上述宏观机械运动的原因；研究流体与固体边界（如：建筑物、管壁）之间的相互作用。第一章绪论流体力学（水力学）的发展概况古老的学科阿基米德(Archimedes，前287?—前212)第一章绪论流体力学（水力学）的发展概况近代的发展（17～19世纪）以伯努利、欧拉、拉格朗日、雷诺等为代表的数学家和物理学家建立的古典流体力学；以毕托

3、、谢才、文丘里、达西等为代表，依靠实验手段解决工程实际问题，发展建立的水力学。1935年以后，人们概括了这两方面的知识，建立了统一的体系，统称为流体力学。第一章绪论流体力学（水力学）的发展概况现代流体力学（20世纪）1904年，德国工程师普朗特（Prandtl）提出了边界层理论，使纯理论的古典流体力学开始与工程实际相结合，逐渐形成了理论与实际并重的现代流体力学。第一章绪论第二节连续介质假设和水力学的研究方法一、基本假定1．研究的尺度：水力学不研究液体的微观运动(如：分子运动)，只研究其宏观机械运动规律。2．连续介质假

4、设(连续性假设)：即液体是由无数液体质点组成的，它没有空隙地充满所占的空间；且液体中各物理量的变化是连续的。第一章绪论第二节连续介质假设和水力学的研究方法一、基本假定水力学研究液体的宏观机械运动，并把液体视为连续介质，因此可应用高等数学的连续函数概念和微积分方法来分析、描述液体各运动要素的时空变化规律。因此，液体中一切物理量(速度、加速度、压强、密度等)均可视为空间坐标和时间的连续函数，可用连续函数的理论来分析液体的运动。第一章绪论二、流体力学（水力学）的研究方法进行流体力学的研究可以分为现场观测、实验室模拟、理论分

5、析、数值计算四个方面：现场观测实验室模拟（相似理论、相似模型）理论分析数值计算第一章绪论第三节流体的主要物理力学性质流体（Fluid），液体和气体的总称。水和空气是两种最常见的流体。液体与气体的主要区别？静止流体内部任意质点，其表面只承受沿内法线方向的应力，即压应力（压强），不承受剪应力。流体无论受到多么小的剪应力，都会连续地发生剪切变形，因而流体具有流动性，很容易改变形状。外力只影响变形速率的大小，而不能确定变形量。第一章绪论流体的主要物理力学性质惯性粘性压缩性与热胀性表明张力液体的汽化（汽化压强）第一章绪论惯性：

6、质量（密度）和重力（重度）第一章绪论流体的粘性及牛顿内摩擦定律流体的流动是惯性与粘性的“对立统一”第一章绪论流体的粘性及牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律第一章绪论流速梯度动力粘滞系数粘滞性是产生水头损失的根本原因流体的粘性及牛顿内摩擦定律动力粘滞系数（），其单位是：N·s/m2，或Pa·s（帕斯卡·秒）ν表示运动粘滞系数，其单位是：米2/秒第一章绪论流体的粘性及牛顿内摩擦定律液体的粘滞性因温度和压力而异，但随压力变化甚微，对温度变化较为敏感。温度升高，液体的粘滞性减小，反之增大；气体则相反。第一章绪论压缩性与热胀性压缩性

7、在一定温度下，液体原有体积为V，在压强增量dp的作用下，体积改变了dV，则压缩系数表示为：或第一章绪论体积压缩系数的单位为：m2/N压缩性与热胀性热胀性理想气体状态方程第一章绪论表面张力由于分子间的吸引力，在液体的自由表面能够承受极其微小的张力，这种张力就叫表面张力。表面张力不仅在液体与气体接触的界面上发生，也发生于液体与固体的界面上，及两种不同的液体之间。液体只要有曲面的存在，就会产生表面张力，在这种附加压力的作用下维持液体的平衡。例如液体中的气泡、气体中的液滴、液体的自由射流、液体表面与固体表面的接触等等。毛细管

8、现象：把两端开口的玻璃细管垂直插入液体中，液体就会在细管中上升或下降h高度。对于水而言，当水温为20℃时，则水在管中的上升高度为：（单位：mm）第一章绪论汽化（汽化压强）加热、减压会使分子的热运动加剧，而降温、加压则相反。表现为：随着压力的增加，液体的沸点升高；压力降低，则沸点下降。液体平衡蒸汽压（分压）随着液体温度的升高而升高。水在不同温度（