流体力学 Char01 绪论20120906(第1讲).ppt

工程流体力学 ?你想知道高尔夫球飞得远应表面光滑还是粗糙吗？ ?你想知道汽车阻力来至前部还是尾部吗？ ?你想知道机翼升力来至下部还是上部吗？ ?你想知道房屋屋顶为什么会被风掀起吗？ ?你想知道……… ———请学习工程流体力学 强/台风灾害链 三峡工程枢纽布置 参考书 《工程流体力学》，李玉柱，贺五洲，清华大学出版社，2006 . 禹华谦编著，工程流体力学新型习题集，天津大学出版社，2006. 《工程流体力学实验》，高迅等编，西南交通大学出版社，2004 . 《流体力学》，V.L Streeter、E.B Wylie 著，周均长等译，高等教育出版社，1988. 《流体力学与流体机械》，柯葵，同济大学出版社，2009. 目录 第1章 绪论 第2章 流体静力学 第3章 流体动力学理论基础 第4章 量纲分析与相似原理 第5章 流动阻力与水头损失 第6章 孔口、管嘴及有压管流 第7章 明渠恒定流动 第8章 堰流 第9章 渗流 最早的高尔夫球 高尔夫球表面之所以设计有许多小凹坑，其目的是让高尔夫球飞得更远。统计发现，一颗表面平滑的高尔夫球，经职业选手击出后，飞行距离大约只是表面有凹坑的高尔夫球的一半。为了找出最佳发射条件，高尔夫产业的工程师和科学家对球杆和球之间的撞击进行了深入的研究。撞击通常只维持1/2000秒，它决定了球的速度、发射角以及球体的自旋速度。接着，球的飞行轨迹会受到重力以及空气动力学的影响。因此，空气动力学的最佳化设计便成为让高尔夫球飞得远的关键。 空气对于任何在其中运动的物体，包括高尔夫球，都会施加作用力。把你的手伸出行驶中的车外，可以很容易地说明这个现象。空气动力学家把这个力分成两部分：升力及阻力。阻力的作用方向与运动方向相反，而升力的作用方向则朝上。高尔夫球表面的小凹坑可以减少空气的阻力，增加球的升力。 汽车阻力来自前部还是后部？ 汽车发明于19世纪末，当时人们认为汽车的阻力主要来自前部对空气的撞击，因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数CD很大，约为0.8。 实际上汽车阻力主要来自后部形成的尾流，称为形状阻力。 20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理改进汽车尾部形状，出现甲壳虫型，阻力系数降至0.6。 20世纪50－60年代改进为船型，阻力系数为0.45。 80年代经过风洞实验系统研究后，又改进为鱼型，阻力系数为0.3。 以后进一步改进为楔型，阻力系数为0.2。 90年代后，科研人员研制开发的新型汽车，阻力系数仅为0.137。 确定水力荷载 供热通风设计 热的效应 空气的调节 燃气的输配 排毒排湿 除尘降温的计算等 输运工程 当药水从瓶口滴出时，先在瓶口处形成一个小水珠，当你再用力按一下时，药水就滴出来了。这个小水珠是因为水表面张力的作用而形成的。下面这个小实验也能演示给你看，什么是水的表面张力。 【例3】理想流体的特征是？ 【例4】下面关于流体粘性的说法中，不正确的是？ 课堂练习 【例6】流体的密度ρ与（ ）有关？ A、流体种类、温度、体积等 B、流体种类、温度、压力等 C、流体种类、压力、体积等 D、温度、压力、体积等 作 业 课后习题：1－6；1－9；1－12（在第2周上交） 2.质量力(体积力)：作用在流体隔离体内每个流体微团上，其大小与流体质量成正比.如重力、惯性力等. [例1] 如图所示，若作用在流体上的质量力只有重力，试求相应的单位质量力. [解] 质量力在各坐标轴上的分量为： 单位质量力在各坐标轴上的分量为： A、流体的分子；???? B、流体内的固体颗粒； C、几何的点； D、几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。 【例2】按连续介质的概念，流体质点是指？ A、?粘度是常数；???? B、不可压缩； C、无粘性； D、符合pV=RT。???? A、粘性是流体的固有属性；???? B、粘性是运动状态下，流体有抵抗剪切变形速率能力的量度； C、流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重性； D、流体的粘度随温度的升高而增大。???? 宏观：一般工程中，所研究流体的空间尺度和时间尺度要比分子距离和分子碰撞时间大得多. 连续介质：质点连续地充满所占空间的流体和固体. 流体的连续介质模型：把流体视为没有间隙地充满其所占空间的连续介质，且其所有物理量都是空间坐标和时间变量的连续函数的一种假设模型. 1.定义 避免了流体分子运动的复杂性. 物理量作为时空连续函数，则可利用高等数学中连续函数分析方法研究流体流动问题. 2.优点 §1-3 流体的主要物理性质 流体与固体一样，也具有惯性. 质量是惯性大小的度量. 一、惯性 水的密度常用值：ρ=1000kg/m3. 水银的密度常用值：ρ=13600kg/m3. 密度:单位体积流体的质量