第一章 流体的运动ppt课件.ppt

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1、教学内容：第一节理想流体连续性方程第二节伯努利方程第三节粘性流体的运动第四节泊肃叶定律Chapter1.TheMotionofFluid第一章流体的运动流体静力学(hydrostatics)：流体（fluid）：气体和液体都具有流动性，统称为流体。研究静止流体规律.流体动力学(fluiddynamics)：研究流体运动.一、流体运动的研究方法：1.两种研究方法(1).Lagrange（拉格朗日）方法：将流体视为无限小的质元组成，用牛顿定律研究各质元的运动状态随时间的变化规律。(2).Euler（欧拉）方法：着眼于流体流经的空间点，研究各空

2、间点处流体质元的速度分布及其随时间的变化规律。第一节理想流体连续性方程(2).没有内摩擦力(nointernalfriction)(1).绝对不可压缩(incompressibility)1000atmwaterVVV/V=5%(或:完全没有粘性)2.理想流体(idealfluid)模型特征:（2）流线（streamline）：在任一瞬间，可在流体中划这样一些线，使这些线上各点的切线方向和流体质元在该点的速度方向相同，这些线叫做这一时刻的流线。（1）流速场（fieldofflow）:在流体所占据的空间每一点上,流经该点的质元均具有流速

3、。这一空间称为流速场。圆柱机翼3.流速场、流线、流管（3）流管（tubeofflow）：流体中通过某小截面积周边各点的流线所组成的管状物。定常流动（即稳定流动）中流线形状和流管形状不随时间变化；流线不相交；二.定常流动：ABCvAvBvC定常流动（steadyflow）：流体中流线上各点的速度都不随时间而变。流场一般情况下，在流体流动过程中的任意时刻，流体所占据的空间任意点的流速为：若流速分布不随时间变化，即为定常流动：（1）流线形状不变；（2）流线就是流体粒子运动的轨迹。设截面积S1处的流速和密度分别为1和ρ1S1S2112截面

4、积S2处的流速和密度分别为2和ρ22在短时间Δt（Δt→0）内，1t2tm2=ρ2(2Δt)S2=ρ2S22Δt通过截面S2的流体质量：m1=ρ1(1Δt)S1=ρ1S11Δt设流动为定常流动：通过截面S1的流体质量：三.连续性方程连续性方程（equationofcontinuity）：在定常流动中，同一流管的任一截面处的流体密度、流速和该截面面积的乘积为一常量。ρ1S11=ρ2S22或ρS=常量对于不可压缩流体，即ρ1=ρ2对定常流动：m1=m2则有即：S与成反比；S11=S22或S=常量ρ1S11

5、=ρ2S22或ρS=常量S11=S22或S=常量连续性方程（equationofcontinuity）：体积流量（S）守恒：单位时间内通过任一横截面的流体体积（单位为m3/s）相等。质量流量（ρS）守恒：单位时间内通过任一横截面的流体质量（单位为kg/s）相等。体积流量（S）简称流量（Q）第二节伯努利方程XY研究对象：作定常流动的XY段理想流体。研究系统：流管+地球。在△t内，XY段流体移动到X’Y’段；X’Y’一.伯努利方程的推导：设y处：S2、2、F2、h2；在短时间Δt（Δt→0）内，流体XY移至x´y´设x处：S

6、1、1、F1、h1；A=F11Δt-F22Δt=xF11h1S1yS22F2h2x′y′2t外力作功A：P1P2根据功能原理推导方程：动能的增量：在短时间Δt（Δt→0）内，势能的增量：机械能增量:P1S11Δt-P2S22Δt=(P1-P2)V根据功能关系:以V除各项，整理得:或伯努利方程（Bernoulliequation）：伯努利方程只适用于理想流体的定常流动。单位体积流体的动能—动压强单位体积流体的重力势能静压强单位体积流体的压强能理想流体在流管中作定常流动时，任一截面处单位体积流体的动能、重力势能以及该处的压强

7、三项之和保持不变。对同一流管：二.伯努利方程的应用1.水平管中压强和流速的关系:若流体在水平管中流动，h1=h2，则:即在水平管中流动的流体，流速小的地方压强较大，流速大的地方压强较小。AB喷雾器水流抽气机应用：负压引流（空吸作用）汾丘里流量计S1S2△h∵∴流体的流量：P2P1υ12.两端等压的管中流速与高度的关系当流管两端处于相同压强时，理想流体在两端等压的管中作定常流动时，高端处的流速小，而低端处的流速大。实例:小孔流速速度梯度：表示A点速度沿z方向的变化率。z一.牛顿粘性定律A相邻流层间的切向相互作用力，或称粘性力。内摩擦力F:

8、第三节粘性流体的流动牛顿粘性定律:牛顿流体:水、酒精、血浆等。非牛顿流体：血液、沥青、溶胶、软膏等。几种流体的粘度:表2-1液体粘度η（Pa·s）水0℃1.80×10-3水37℃0.69×10