第三章流体的运动.ppt

当PB=0时，(hA-hB)有最大值，这是虹吸管能够正常工作的条件，即排水管的最高点与容器中液面之间的高度只能小于 。 一 、??牛顿粘性定律 第三节???粘性流体、层流、湍流 粘性力的大小与流体从一层到另一层流速变化的快慢（剧烈）程度有关。 速度梯度（dυ/dχ）：垂直于流速方向上单位距离的液体层间的速度差。 实验证明，粘性力F的大小与两流层的接触面积S以及接触处的速度梯度dυ/dχ成正比， 粘性力：流层之间因流速不同而相对运动时存在的切向相互作用力。 单位为s-1。 即： 上式称为牛顿粘性定律，式中比例系数η称为流体的粘度系数简称为粘度，单位是Pa·s或(N/m2)·s。 粘度的大小取决于流体本身的性质，并和流体的温度有关。一般说来，液体的粘度随温度的升高而减小，气体的粘度随温度的升高而增大。 牛顿流体：遵循牛顿粘性定律的流体。 非牛顿流体：不遵循牛顿粘性定律的流体。 一般来说，只含有相同物质的均匀流体大多为牛顿流体；而含有悬浮物质或弥散物的液体则多为非牛顿流体。 令τ=F/S，它表示作用在单位面积上与流体层相切的内摩擦力，叫做切应力。 也可以写成： 位移 与垂距ab之比叫做切应变， 切应变对时间的变化率叫做切变率， 因此 二、 层流、湍流、雷漯诺数 1、层　流 层流 —— 指流体是分层流动的。 　　在流体中，相邻两层流体之间只作相对滑动，流层间没有横向混杂，不形成旋涡。 湍流——当流体流动的速度超过一定数值时，在垂直于管轴的方向上将产生分速度，流体将可能向各个方向运动，各流层将混淆起来，并有可能形成旋涡，整个流动就显得杂乱而不稳定，这样的流动形态称为湍流。 ２、湍　流 3、雷诺数 粘性流体的流动状态无论层流还是湍流，除了与速度有关外，还与流体的密度ρ、粘度η以及管子的半径r有关。 用一个无量纲的数来作为流体运动状态的判据，即： Re称为流动的雷诺数，它是一个没有量纲的纯数，从上式可以看出，流体的粘度越小，密度、流速以及管道半径越大，越容易发生湍流。 Re愈大，流动状态愈不稳定。 （3）1000 Re1500时，叫做过渡流。 （2）Re1500时，流体作湍流； （1）Re1000时，流体作层流； 实验结果表明，当： * * 第一节　理想流体定常流动 第四节　泊肃叶定律 第三节　粘性流体层流、湍流 第二节　伯努利方程及其应用 第五节 斯托克斯定律 第三章 流 体 的 运 动 流动性——气体和液体内部的各个部分之间很容易产生相对移动的特性。 （2）流体动力学 —— 研究流体运动规律以及运动着的流体与流体中的物体之间的相互作用的学科。 （1）流体静力学 —— 研究流体处于静止时的力学规律的学科； 流体力学分为两大类： 凡具有流动性的物体就称为流体。 研究流体的运动的两种方法： 二、 定常流动 理想流体 —— 绝对不可压缩、完全没有粘性的流体。 一、理想流体 实际流体 ——具有粘性和可压缩的流体。 第一节 理想流体的定常流动 (1)拉格朗日法 —— 以流体的各个质元为研究对象，根据牛顿定律研究每个流体质元的运动状态随时间的变化。 (2)欧拉法 —— 研究各个时刻在流体流经的空间每一个点上流体质元运动速度的分布。 流场中各点上流速的函数表达式为υ=f（x，y，z，t） 。 流场 —— 流体流动所占据的空间称为流体的速度场，简称流场。 定常流动 —— 流场中任意点的流速不随时间变化的流动。 1、 ?定 常 流 动 定常流动的流场中各点上流速的函数表达式为υ=f（x，y，z） 。 流线——在流场中画出一系列假想的曲线，在任一瞬间，使曲线上每一点的切线方向与流经该点的流体粒子的速度方向一致，这些曲线就叫做这一时刻流体的流线。 流线的特点：由于某一时间空间某一点只能有一个速度，故在某一时间的流线不能相交，但在下一时刻的流线分 布与上一时刻流线分布可能不同。 流管——在稳定流动的流体中划出一个小截面S1，并且通过它的周边各点作出许多流线，由这些流线所组成的管状体就称为流管。 流体做定常流动时流线的特点：由于空间各点的流速不随时间变化，则流线的形状保持不变，此时流线与流体粒子的运动轨迹相重合。 三、 连续性方程 如图3–2所示，对于不可压缩且作定常流动的流体，流过Ｓ1和Ｓ２的流量必然相等，即 流量——单位时间内通过某一流管内任意横截面的流体的体积。 若横截面面积为s，定义υ= 为截面面积处的平均流速。 流量用Q来表示,其单位为（m3·s-1）。 S1υ1=S2υ 2 若流管较粗， υ1、υ 2 分别为S1、S2上的平均流速；当S1→0， S2→0时；υ1、υ 2 分别为S1、S2上的流速。 上式表明：不可