流体力学第一章.ppt

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1、第一章流体的易流动性——有形和无形流体的惯性——密度、重度、比体积、比重输运性质（含粘性）可压缩性和膨胀性表面张力与毛细现象流体的物理性质Physicalcharacteristics易流动性无形和有形一点上的流体密度（density）一点上的流体重度（specificweight）一点上的流体比体积或比容（specificvolume）§1-1惯性密度zyxoVMGA—流体微团质点P（x,y,z)流体的的换算关系其中，g=9.8m/s2§1-1密度、重度、比容、比重流体的密度与哪些因素有关？流体的种类压强和温度组成成份空间位置举例：大气和海水15km6km比重（s

2、pecificgravity）§1-1密度、重度、比容、比重物体的重量与同体积的蒸馏水的重量之比。以下标w代表蒸馏水的相应物理量，则比重：蒸馏水的比重为1，在SI制中蒸馏水的密度蒸馏水的重度蒸馏水的比体积密度、重度、比体积与流体比重的关系记住：289K即，空气密度标准大气压动量输送——粘性viscosity相邻层的动量交换引起§1-2流体的输运性质热能输送——热传导heatconduction温度分布不均引起质量输送——扩散diffusion质量或密度分布不均引起§1-2流体的粘性固体力学中的摩擦力流体中的摩擦力固体力学中的摩擦力计算流体中的摩擦力计算固体力学中的摩擦力作

3、用流体中的摩擦力作用注意对比流体与固体的不同§1-2流体的粘性动量输送——粘性viscosity流体在运动状态下具有抵抗由于相对运动引起的剪切变形的能力，从而在内部产生切应力的这种性质叫作流体的粘性。是流动产生机械能损失的根源。流体的粘性来源于流体分子之间的内聚力和相邻流动层之间的动量交换。§1-2流体的粘性粘性作用的描述流体处于平衡状态时，其粘性无从表现，只有当流体运动时，流体的粘性才能显示出来。F1.PhysicalcharacteristicsViscosityTheshearchangesthecuboidintoaparallelepiped.TheforceFac

4、tingtangentialontheareaAiscalledshearstressτ(tau).AfterthetimettheupperareahastraveledadistanceDtotheright.Thiscausestheverticalsidesofthefluidelementtotiltandtoelongate.Thedeformationisdescribedbythestrainε,theratioofdisplacementDoverseparationheightH.Thechangeofstrainεwithrespecttotimeist

5、hestrainrateorshearvelocity.Afluidisasubstancethatdeformscontinuouslywhensubjectedtoashearstress(=aforcetangenttoasurfacethatisdividedbytheareaofthatsurface).1.PhysicalcharacteristicsViscosityAfluidisasubstancethatdeformscontinuouslywhensubjectedtoashearstress(=aforcetangenttoasurfacethatis

6、dividedbytheareaofthatsurface).t1:elementofmattert2>t1:constantshearstressdeformselementThedeformationofasolidelementunderconstantshearstressisfixed.Afluidelementunderconstantshearstresskeepsondeforming,itflows.DifferencebetweenFluidandSolidt3>t2:constantshearstressdeformselementfluidθ3>θ

7、2vsolidττττθ3=θ2ττθ2ττθ2Theshearchangesthequadrilateralintoaparallelogram.§1-2流体的粘性牛顿内摩擦定律平板拖拽实验发现：与两板之间的微小距离成反比：推动上板的外力F与其运动速度U及摩擦面积A成正比：比例常数与充入两板之间的流体种类及其温度压强状况有关。流体的粘性切应力速度梯度设速度分布为则切应力§1-2流体的粘性流体微团的剪切角变形率注意：固体是怎样的？DCABD1C1A1B1牛顿内摩擦定律一般形式§1-2流体的粘性设速度