《Chap2：流体力学.ppt

* * * * 第2章：流体力学 （Mechanics of fluid) Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Introduction 主题: 方法: （1）从理想化流体模型到实际流体. （2）以功能原理或能量守恒求解问题. 连续性原理与伯努利方程. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1. 理想流体（Ideal fluid） 3. 稳定流动 [定常流动] （Steady flow） §2.1 流体力学的基本概念 不可压缩，无粘滞力（内摩擦力）的流体。 2. 流体元 [流体质点]（fluid dot） 宏观小，微观大的流体微团。 流体质点所经过的空间各点流速不随时间变化 Note: 定常流动不意味匀速流动。 水和流动的气体通常可视为理想流体 流体质点有别于力学中的质点 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 4. 流线（Stream line） 5. 流管（Flow tube） 流体质点流动的轨迹线，流线上任一点的切线方向表示流体元在该点的流速方向。 流线不会相交。 定常流动的流线形状及分布稳定不变。 由流线所围成的管状区域。 流体质点不会穿越管壁流动。 定常流动中，流管形状稳定不变。 流线是流管的极限。 (实际流管中包含任意多由流线所围成的流管) Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. §2.2 连续性原理与伯努利方程 1. 连续性原理 取一细流管为研究对象 S1 S2 v1 v2 Δt a b c d 对于不可压缩流体的定常流动，显然有： 体积流量 质量流量 流量守恒 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 说明: 定常流动中，截面积大处流速小，截面积小处流速大。 巷小风大 渠窄水急 实 例： 适用条件 实际流管当两截面处的流速同步变化时亦可适用。 守恒含义 （1）定常流动中，通过流管内同一截面的流量 不随时间发生变化。 （2）定常流动中，通过流管内不同截面处的流 量相等。 结论 定常流动，理想流体。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2. 伯努利方程 理想流体做定常流动时，沿同一流线（流管）上的任意两点，有： （1700-1782）瑞士著名物理学家，空气动力学专家。在微分方程与流体力学有杰出贡献 。 S1 S2 v1 v2 Δt a b c d h1 h2 P1 P2 证：(功能原理 ) 取一细流管为研究对象 受力分析 两侧压力 重力 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. S1 S2 v1 v2 Δt a b c d h1 h2 P1 P2 压力之功 由连续性原理知： 所以： 能量增量 （显然，能量增量为两阴影区流体能量之差） 所以得： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 适用条件 实际流管当两截面处的流速同步变化时亦可适用。 流体力学中的能量守恒原理。 （1）理想流体在粗细均匀的水平流管可以靠惯 性流动。