[物理]大学物理D类-流体力学.ppt

流量 原理的推广应用： 同一流管内多岔道： 2. 粘滞性液体： 3. 气体 1、空吸作用 1、空吸作用 皮托管（Pitot tube) 测量流体速度 液面高度随时间下降 ? 5.4 实际流体的运动规律 一、粘滞流体的能量方程 流体流动时相邻两层之间会产生沿切向的阻碍 相对滑动的力，称为内摩擦力（或粘滞力） ? 非理想流体（粘滞性流体） 观察相距为?z 的两流层： 这两流层之间作用于面元 ?S 上的粘滞力表示为： 实验 ? 粘滞定律： 粘滞系数（粘度） Pa?s 当有粘性的流体流过固体表面时，靠近固体表面 的一层流体附着在固体表面上不动，而流层之间 由于粘滞力而层层牵制，造成各层流速不同。 气体的粘度随温度升高而增大，液体的粘度随温 度升高而减小。 ? ? ? 例外： 在 时粘度为零 ? 超流性 ? 测定粘度可对分子结构或病情诊断提供 有用的信息 粘度与物质分子结构有关 粘滞性流体 ? 内摩擦引起能量损耗 1. 粗细均匀的水平细管中的定常流动： 上游压强必须大于下游压强 ? 伯努利方程修改为： 2. 若粘滞流体在开放的粗细均匀的管道中维持定常流动： 必须有高度差 （大气压） ? 血管的数目和大小： 二、湍流和雷诺数 当流体流速增大到一定数值时，定常流动的 状态被破坏，流动成为不稳定的，不再分层 流动，流体质点运动形成旋涡－湍流 判断由层流向湍流过渡的依据： 雷诺数： 湍流的特点： 消耗的能量中一部分转化为热能，另一部分 转化为声能 时，流体作层流 时，流体作湍流 时，可以是层流或湍流或 相互转化的状态 ? 了解血液流动状况 * 第5章 流体力学 5.1 流体运动的描述 5.2 定常流动的连续性方程 5.3 伯努利方程及其应用 5.4 实际流体的运动规律 流体：气体和液体的总称，具有流动性 不可压缩流体的动力学 流体力学：研究流体的运动规律以及流体 与相邻固体之间相互作用规律的学科 一、流场、流线和流管 处理流体的运动问题时，考察流体所在的空间 中各点，研究流体的各质元在流经这些点时所 具有的速度、密度和压强等，以及这些量随时 间的变化关系。 各部分质元的运动情况都不同 欧拉法： 流体的流动性 5.1 流体运动的描述 流线（流场中一系列假想的曲线）: streamline 在流体运动过程的每一瞬时，流体在所占据的 空间每一点都具有一定的流速。 － 矢量场 每一瞬时流线上任一点的切线方向，就是流经 该点的流体质元的速度方向。 各条流线不会相交 流体速度场（流场）： (由于每一时刻，液流中任一点处只可能有一个流速，所以各流线彼此不会相交) 流过各种形状障碍物的流线 流体内由流线所围成的细管 流管：tube of flow 二、定常流动和不定常流动 流场中各点的流速是该点的位置和时间的函数: 不定常流动： 流线的形状随时间而变 流线与流体单个质元的运动轨迹并不重合 流场不随时间而变化: 定常流动： 流场中任一固定点的流速、压强和密度等都不随时间变化 流线与流体质元的运动轨迹重合。 流体的各流层不相混合，只作相对滑动。 流体内各点的密度不随时间变化 封闭曲面内的质量不会变化 定常流动： 5. 2 定常流动的连续性方程 在同一段时间 ?t 中，从 S1 流入封闭曲面的流体质量 与从 S2 流出的流体质量相等 稳定流动的 不可压缩液体 不可压缩流体 ? ? 为常量 常量 常量 常量 体积－流量守恒定律 质量－流量 体积－流量 常量 定常流动的连续性方程 : 质量－流量守恒定律 （液流连续原理也可以理解为流量守恒） 5. 3 伯努利方程及其应用 理想流体在运动时没有和运动方向平行的切向 力作用，其内部应力与静止流体有相同特点： 任何一点的压强大小只与位置有关，而与计算 压强所选截面的方位无关。 一、理想流体 绝对不可压缩且完全没有粘性的流体。 与静止流体不相同之处： 流体运动时，其内部任意两点之间可能存在压强差 二、伯努利方程 定常流动: 这两段流体机械能 的增量： 理想流体作定常 流动的动力学方程 理想流体：内摩擦力为零，外力的总功为 功能原理： 常量 伯努利方程 理想流体定常流动的能量方程 单位体积流体的静压能 ? ? 常量 伯努利方程 三、伯努利方程的应用举例 原理：SB ? ? VB ? ? PB? 当PB P0 时，产生空吸现象。 原理：SB ? ? VB ? ? PB? 当PB P0 时，产生空吸现象。 （录象） 1. 空吸作用 (a) 想象拿掉连接在收 缩段上的垂直管子，研 究从容器 A 的液面到水 平管道出口d 的一条细 流管中流体流动情况 设容器