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* * * * 第三章 流体力学 物理学 文理学院物理系 李耀维 流体：能够流动的物质 液体、气体。 流体静力学 流体动力学 第三章 流体力学 2.稳定流动：流体流经 空间各点的流速不随 时间变化。 §3-1 理想流体的稳定流动 一、理想流体的稳定流动 1.实际流体：可压缩， 有粘滞性。 理想流体：不可压缩， 无粘滞性。 a.流线 定义：流体质点在流场中不同位置的流动方向线。 表示：流线切线：流速方向 流线疏密：流速大小。 性质：流线不能相交。 特例：稳定流动的流线形状不随时间变化。 3.流线与流管（流体运动的形象描述） b.流管 定义：由一组流线组成的管状区域。 性质：流线不能穿过流管管壁，流管内外的流体不能混。 §3-1 理想流体的稳定流动 二、连续性方程（理想流体在同一流管中稳定流动 时，流速与截面的关系） 2. 连续性方程的适用范围：理想流体、同一流管、 稳定流动。 流体于时间 内，由 1. 连续性方程的推导： 则： §3-1 理想流体的稳定流动 §3-2 伯努利方程及其应用 一、伯努利方程 内容：理想流体在同一流管 中稳定流动时，流体压强、 流 速、高度的关系。 2. 公式： 恒量 或 伯努利方程是流体力学中的能量转换与守恒定律。 3.伯努利方程物理意义： 恒量 单位体积 压强能 动能 势能 4. 适用范围：理想流体，同一流管，稳定流动。 3.伯努利方程物理意义： 恒量 单位体积 压强能 动能 势能 §3-2 伯努利方程及其应用 b. 可见 为流体静压强公式，可见流体静 力学是流体动力学的特殊情况。 a. 5. 特例： 则 或 恒量 §3-2 伯努利方程及其应用 结论：小孔流速与物体自水面自由 降落到小孔处的速度相同。 二、伯努利方程的应用 则： 分析： 1.小孔流速 §3-2 伯努利方程及其应用 2.汾丘里流量计 b. 公式： 3. 空吸作用 水流抽气机 原理： a. 装置与原理 空气 §3-2 伯努利方程及其应用 一、流体的粘滞性 1、粘滞现象 概念：流体流动时，各流层之间存在阻碍其相对运动的内 磨擦力的作用。 影响：流体的粘滞性使流体同一截面上流速不同。 §3—3 液体的粘滞性，实际流体的流动 2、粘度的定义 流速变化率 ，称为速度梯度。 内磨擦力 称为粘度，单位： 3、影响流体粘度的因素 a. 流体性质 b. 温度 液体： 气体： §3—3 液体的粘滞性，实际流体的流动 二、实际流体的流动。 1、实际流体的伯努利方程 考虑单位体积的流体从A流动到B克服粘滞力作动A， 则： 比较：理想流体：单位体积总能量不变 2、渠道中水的稳定流动 实际流体：距离 上部敞开 则： 结论：上下游之间必须有一定高度差，才能维持渠道 中水的稳定流动。 §3—3 液体的粘滞性，实际流体的流动