[物理]2流体力学基础-陈莹莹-2012年秋.ppt

第2章 流体力学基础 教师：陈莹莹 2018年3月3日 理学院 应用物理系 1 2018年3月3日 理学院 应用物理系 2 目 录 第1节：流体力学简介 第6节：生物流体力学简介 2018年3月3日 理学院 应用物理系 3 第2节：理想流体的定常流动 第3节：伯努利方程及其应用 第4节：黏性流体的定常流动 第5节：泊肃叶定律 斯托克斯定律 目 录 第1节：流体力学简介 第6节：生物流体力学简介 2018年3月3日 理学院 应用物理系 4 第2节：理想流体的定常流动 第3节：伯努利方程及其应用 第4节：黏性流体的定常流动 第5节：泊肃叶定律 斯托克斯定律 流体: 具有流动性(物体的各部分间可以相对运动，没有固定的形状)的物体。 液体和气体都是流体。由连续分布的流体质量元组成的。 1.1 流体 流体质量元 2. 微观上看为无穷大，不必深入研究 流体分子的无规则热运动。 2018年3月3日 理学院 应用物理系 5 流体力学 流体力学是力学的一个分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。 1.2 流体力学 流体力学中研究得最多的流体是水和空气，它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律。 2018年3月3日 理学院 应用物理系 6 目 录 第1节：流体力学简介 第6节：生物流体力学简介 2018年3月3日 理学院 应用物理系 7 第2节：理想流体的定常流动 第3节：伯努利方程及其应用 第4节：黏性流体的定常流动 第5节：泊肃叶定律 斯托克斯定律 理想流体：绝对不可压缩、完全没有黏滞性的流体。 2.1 理想流体 说明 2018年3月3日 理学院 应用物理系 8 流体流经的空间称为流体空间或流场 。 定常流动：流场中各点的速度不随时间 变化。 2.2 定常流动 流线与流管 定常流动 说明 2018年3月3日 理学院 应用物理系 9 流线：分布在流场中的许多假想曲线，曲线上每一点的切线方向和流体质量元流经该点时的速度方向一致。 2.2 定常流动 流线与流管 流线 说明 2018年3月3日 理学院 应用物理系 10 流速大 流管：由一组流线围成的管状区域称为流管。 2018年3月3日 理学院 应用物理系 11 流管 2.2 定常流动 流线与流管 说明 同理，流出的质量 Δt 2.3 连续性原理 定常流动流管内各点流体密度不变，则这段流管内流体质量为常量 ，即 2018年3月3日 理学院 应用物理系 12 ——定常流动连续性原理或质量守恒方程 2.3 连续性原理 2018年3月3日 理学院 应用物理系 13 ——不可压缩流体定常流动的连续性原理或体积连续性方程 2.3 连续性原理 不可压缩流体定常流动的连续性原理 说明 2018年3月3日 理学院 应用物理系 14 2018年3月3日 理学院 应用物理系 15 2.3 连续性原理 目 录 第1节：流体力学简介 第6节：生物流体力学简介 2018年3月3日 理学院 应用物理系 16 第2节：理想流体的定常流动 第3节：伯努利方程及其应用 第4节：黏性流体的定常流动 第5节：泊肃叶定律 斯托克斯定律 取一细流管，任取两截面S1 、S2截出一段流体。经过短暂时间 △t ，S1 从 a 移到 b，S2 从c 移到d 。 流过两截面的体积分别为 bc段运动状态未变，相当于ab段运动状态变化为cd段。 3.1 伯努利方程的推导 理想流体定常流动 2018年3月3日 理学院 应用物理系 17 则流体经过△t 时间动能增量： 流体经过△t 时间势能增量： △t 时间内外力对该段流体做功： ——理想流体定常流动的伯努利方程 3.1 伯努利方程的推导 2018年3月3日 理学院 应用物理系 18 （1）伯努利方程的实质是功能原理在流体力学中的应用 （2）伯努利方程应用于流体静力学即为连通器原理。 （3）适用于理想流体的定常流动。 （4）它是流体力学的基本关系式，反映同一流管各截面处，P、h、v 之间的关系。 3.2 伯努利方程的意义 2018年3月3日 理学院 应用物理系 19 3.3 伯努利方程的应用 2018年3月3日 理学院 应用物理系 20 则： 例1：小孔流速 条件：容器线度远大于小孔线度 3.3 伯努利方程的应用 2018年3月3日 理学院 应用物理系 21 由于 PA=P B =P 0，则： 在液体内取由A至B的细流管，伯努利方程： 例1：小孔流速