流体力学与传热学-1分析.ppt

压缩性：温度一定时，流体在外力作用下，其体积缩小的性质 2、压缩性和膨胀性 体积压缩系数：温度一定时，每增加单位压强所引起的体积相对变化量 体积弹性模量:体积压缩系数 的倒数 越大，流体越容易压缩，反之，不容易压缩 单位： 单位： 热膨胀性： 压力不变时，温度升高，流体体积增大的性质 体积膨胀系数：压力一定时，温度增加一个单位，体积相对变化量 说明： 1) 气体和液体都是可压缩的； 2) 通常将气体视为可压缩流体，液体视为不可压缩流体。 3) 水下爆炸时，水也要视为可压缩流体；当气体流速比较低时也 可以视为不可压缩流体。 单位： 1/℃ 3、表面张力 定义：使液体表面处于拉伸状态的力为表面张力 表面张力的产生：液、气接触自由表面 表面张力产生的原因：由于内聚力的不同而导致 （分子受力不平衡） 毛细现象 毛细现象：液体与固体壁接触时，液体沿壁上升或下降的现象。 毛细现象由表面张力及接触角润湿与不润湿的程度 表面张力 库仑把一块薄圆板用细金属丝平吊在液体中，将圆板绕中心转过一角度后放开，靠金属丝的扭转作用，圆板开始往返摆动，由于液体的粘性作用，圆板摆动幅度逐渐衰减，直至静止。库仑分别测量了普通板、涂腊板和细沙板三种圆板的衰减时间。 3、黏性 流体内摩擦的概念最早由牛顿提出。库仑用实验得到证实。 黏性：流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质。 衰减的原因，不是圆板与液体之间的相互摩擦，而是液体内部的摩擦。 三种圆板的衰减时间均相等。库仑得出结论: 牛顿内摩擦定律 牛顿1686年提出了确定流体内摩擦力的所谓“牛顿内摩擦定律”。 A、B为长宽都是足够大的平板，互相平行，设B板以u0运动，A板不动。 由于粘性流体将粘附于它所接触的表面上（流体的边界无滑移条件） u上=u0 u下=0 A板 B板 相邻流层发生相对运动时： T：快层对慢层产生一个切力T，使慢层加速，方向与流向相同。 T’：慢层对快层有一个反作用力T’，使快层减速，方向与流向相反， 这种阻止运动的力，称为阻力。 1) 两平板间流体流层：速度自上而下递减，按直线分布； 2) 取出两层： 快层：u＋du 慢层：u 3) T与 T’：大小相等，方向相反的一对力，分别作用在两个流体层的接触 面上，这对力是在流体内部产生的，叫内摩擦力。 流体相对运动时，层间内摩擦力T的大小与接触面积、速度梯度成正比，与流体种类及温度有关，而与接触面上的压力无关。 4) 牛顿内摩擦定律的内容： 5) 黏性切应力 “±”是为保持T，τ永远为正值而设。 公式适用条件：牛顿流体做层流运动 6) 黏性系数 μ称为流体的动力黏性系数或动力黏度,表征流体黏性大小，通常用实验方法确定。 ② 单位： 工程中常常用到运动黏度用下式表示 ① 定义： N?S/m2 或 Pa?S 单位：m2/S 7) 牛顿流体和非牛顿流体 牛顿流体: 切应力和速度梯度满足线性关系。图中A所示。 非牛顿流体： 切应力和速度梯度之间不满足线性关系的流体。图中B、C、D均属非牛顿流体。 流体黏性形成原因 两层液体之间的黏性力主要由分子内聚力形成 两层气体之间的黏性力主要由分子动量交换形成 一般仅随温度变化，液体温度升高黏度减小，气体温度升高黏度增大。 8) 黏性流体和理想流体 黏性流体 实际中的流体都具有粘性，因为都是由分子组成，都存在分子间的引力和分子的热运动，故都具有黏性。 理想流体（假想没有黏性的流体） 一些情况下基本上符合粘性不大的实际流体的运动规律，可用来描述实际流体的运动规律，如空气绕流圆柱体时，边界层以外的势流就可以用理想流体的理论进行描述。 还由于一些黏性流体力学的问题往往是根据理想流体力学的理论进行分析和研究的。 再者，在有些问题中流体的黏性显示不出来，如均匀流动、流体静止状态，这时实际流体可以看成理想流体。 习题1-1 一底面积为40cm*45cm，高1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作匀速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚度1mm，斜坡角θ=22.62°，由木块所带动的油层的速度呈直线分布，求油的粘度 u=1m/s θ ·谢 谢 同 学· 工程流体力学与传热学 信息学院·次英 第一章 绪 论 §1.1 流体运动与流体力学 人类的祖先在海洋里生活了40亿年 人类在空气里也生活了700万年 1. ：表面光滑还是粗糙？ 高尔夫球 2. ：来