[工学]流体力学-第一章.ppt

二、流体的主要物理性质 第二节 连续介质假设 流体的主要物理性质 液体分子逸出液面，向空间扩散的过程称气化，液体气化为蒸汽。汽化的逆过程称凝结，蒸汽凝结为液体。 在封闭容器中的液体，汽化与凝结同时存在，当这两个过程达到动平衡时，即单位时间内汽化的分子数等于凝结的分子数时，宏观的汽化现象亦即停止。此时容器中的蒸汽称为饱和蒸汽，相应的压强称为饱和蒸汽压强或汽化压强。 汽化压强 一、质量力 第三节 作用在流体上的力 作用在隔离体内每一个流体质点上，其大小与质量成（正）比例的力，称质量力，如重力、惯性力。 单位质量力 作用在流体上的质量力，常用单位质量力来度量。 * 第一章 绪论 第二章 流体静力学?? 第三章 流体动力学??? 第四章 理想流体动力学和平面势流?? 第五章 实际流体动力学基础 第六章 量纲分析和相似原理? 第七章 流动阻力和能量损失?? 第八章 边界层理论基础和绕流运动?? 第九章 有压管流?? 第十章 明渠流 目录 工程流体力学（水力学） 第一节 工程流体力学的任务及其发展简史 一、工程流体力学的任务 流体力学是力学的一个分支，是研究流体运动规律及其应用的一门学科。 理论流体力学 侧重于理论，采用严密的数学推理方法 工程流体力学侧重于应用，解决工程实际问题 现代水力学（水力学） 研究对象是水流，侧重应用 第一节 工程流体力学的任务及其发展简史 二、工程流体力学发展简史 （一）工程流体力学的发展经历了三个阶段： (1) 古典流体力学 伯努利所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的解析方法，为研究液体运动的规律奠定了理论基础，从而在此基础上形成了一门属于数学的古典流体力学。 第一节 工程流体力学的任务及其发展简史 二、工程流体力学发展简史 (2)实验流体力学 由于所用数学的复杂性和理想流体模型的局限性，不能满意地解决工程问题，故形成了以实验方法来制定经验公式的“实验流体力学” (3)现代水力学 从19世纪末起，人们将理论分析方法和实验分析方法相结合，以解决实际问题，同时古典流体力学和实验流体力学的内容也不断更新变化，在此基础上，最终形成了理论与实践并重的研究实际流体模型的现代流体力学。 第一节 工程流体力学的任务及其发展简史 二、工程流体力学发展简史 （二）主要的流体力学事件： 1783年拉格朗日首先引进了流函数的概念。 1826年法国工程师纳维，1845年英国数学家、物理学家斯托克思提出了著名的N-S方程。 1738年瑞士数学家：伯努利在名著《流体动力学》中提出了伯努利方程。 1755年欧拉在名著《流体运动的一般原理》中提出理想流体概念，并建立了理想流体基本方程和连续方程，从而提出了流体运动的解析方法，同时提出了速度势的概念。 第一节 工程流体力学的任务及其发展简史 二、工程流体力学发展简史 （二）主要的流体力学事件： 1858年亥姆霍兹指出了理想流体中旋涡的许多基本性质及旋涡运动理论，并于1887年提出了脱体绕流理论。 1876年雷诺发现了流体流动的两种流态：层流和紊流。 19世纪末，雷诺提出相似理论，实验和理论分析相结合 。 1904年普朗特提出了边界层理论。 20世纪60年代以后，计算流体力学得到了迅速的发展。流体力学内涵不断地得到了充实与提高。 第一节 工程流体力学的任务及其发展简史 二、工程流体力学发展简史 （三）我国水利事业的历史： 公元前485年，开始修筑南北运河。 公元前256—公元前210年间，修建了都江堰、郑国渠、灵渠三大水利工程。特别是李冰父子领导修建的都江堰，既有利于岷江洪水的疏排，又能常年用于灌溉农田，并总结出“深淘滩，低作堰”、“遇弯截角，逢正抽心”的治水原则。说明当时对明槽水流和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。 西汉武帝（公元前156-前87）时期，为引洛水灌溉农田，在黄土高原上修建了龙首渠，创造性地采用了井渠法，即用竖井沟通长十余里的穿山隧洞，有效地防止了黄土的塌方。 一、连续介质假设 第二节 连续介质假设 流体的主要物理性质 工程流体力学主要研究流体的宏观运动，建立流体宏观物理量之间的关系式 （1）从分子和原子微观出发，采用统计平均方法确定流体的物性 （2）以连续介质假设为基础（1753年，欧拉，流体力学中的一个带根本性的假设） 流体的微观结构和运动：离散性、不均匀性和随机性 流体的宏观结构和运动：连续性、均匀性和确定性 大量离散的分子或原子运动问题，近似为充满整个空间流体质点的运动问题，每个空间点和每个时刻都有确定的物理量，它们都是空间坐标和时间的连续函数，可以运用数学分析来建立和求解宏观物理量之间的方程。 一、连续介质假设 第二节 连续介质假设 流体的主要物理性质 连续介质假设