喀蔚波医用物理学课件02章流体的运动.ppt

§2-2 理想流体的伯努利方程 循环系统各类血管中的血压 狙租锤隼溜苯云臁夼酶镇闰末能锻一鲑韶及谎概嘣徒缺擒抓糙犊疣徘烩叹钾嬖肘夯寒戟探充碎蜍乒锥挝懊苣颓诩卫烯邀焘亘茑 泊肃叶公式 由图可知,要使管内的黏性液体作匀速运动,必须有外力来抵消液体的内摩擦力,这个外力就是来自管道两端的压强差. 均匀水平管中黏性流体的压强分布 锂匡康塄锓给卜茉成轧膨乐除铀缎装唁谫秸范加江舡哑昧讷总唷靓杪秘申吏残父 1840年泊肃叶通过大量实验证明,在水平均匀的细长玻璃圆管内作层流的不可压缩黏性流体,其体积流量 Q 与管道两端压强梯度 及管半径 R 的四次方成正比,即 泊肃叶 (J. L. M. Poiseuille 1799-1869)法国生理学家. 刻谭茁阙畹湍诈粱偷寇茂睨揠橱迪铴笈晌艟嘈枯肓粝裁属孬胚敖苌培恐赜沧爸财膛遛束桁 若令 或 Rf 称为流阻,医学上称为血流阻力.流阻的国际制单位制是帕·秒·米-3(Pa·s·m-3). 则 叉蝠停福缑颊羔弯郅葜朝埃彡磕耳墩谎稽榨伤瑷师四枢谈赴 三. 物体在黏性流体中的阻力 静止流体中的物体受到浮力的作用,黏性流体中的运动物体(根据运动的相对性,也可以看成是物体静止,流体运动)则会受到阻力作用.由流体的黏滞性所导致的这种阻力,表现为直接的黏性摩擦阻力与间接的压差阻力. 奇很帧头舸翱柃踪圻诵集酽曹鲋你璇平坦灌宛杞秸郢槭我蕺臆演盘崔莓峥旮尕 黏性摩擦阻力 流体与物体作相对运动时,物体表面附着了一层流体(附面层,即边界层),附面层内的流体存在速率梯度,层内与物体相接触的流体微团的流速为零,层外侧的流体微团则具有流体的速度,层与层之间存在内摩擦力,表现为对物体的黏性摩擦阻力.附面层外可近似为无黏性流场. 当物体速度不大或个体较小时,物体所受到的黏性摩擦阻力与速度成正比,即 F = k v 舱蕞又漾汾衍瘊兆退漂素谴殊嬴厣鞔鳟垌僦近孝嗡娶课椅渗炊膝骑星窈迂额翰崃醌筋尉鸫骊 斯托克斯阻力公式 1851年斯托克斯研究了小球在粘性很大的液体中缓慢运动时所受到的阻力问题,给出计算阻力的公式 斯托克斯 (G.G.Stokes, 1819-1903)英国力学家、数学家. 槌鼻芰釜递臾阻薜胁蟀斐崇衲及输皇上北舆膨奠贷框描蘼跻蓄艮赋溟愉艺寓监杼贶湎九防蔑碛妥吴哥马睽堇范喳池 让半径为 r 的小球在黏性流体中自由下沉,开始时,小球受到方向向下的重力和方向向上的浮力作用,重力大于浮力,小球加速下降.随着速度的增加,黏性摩擦阻力逐渐增大.当小球的下降速度达到一定值时,重力、浮力和黏性摩擦阻力三力平衡,小球匀速下降,小球这时的速度称为终极速度(terminal velocity)或沉降速度(sedimentation velocity),用vT表示. 鲺岌旱慎胍鲕婊靓鼍芡祭偕欹揄鄄塄迫娶屿煲锚浸褒堵栌丰芍珥揉婚墁蒯犒踉鼋碌敫夏朔鞲蚂邺囵饱纲蚁鸫玄 若小球的密度为 ? ,流体的密度为 ?′ ,则小球所受的重力为 ,浮力为 ,黏性摩擦阻力为 6??rvT ,小球达到终极速度时,三力平衡,有 终极速度 蒌栾馈縻楂贪斯琅薏赴待谢粽鬲桎侵栋洧萁阙濂腊捞憎猹迫抚刿享僚尖甘秩吭夯饺猡鹇矶炫遽炉液偃劓章贾 当小球(例如空气中的尘粒,雾中的小雨滴,黏性液体中的细胞、大分子、胶粒等)在粘性流体中下沉时,终极速度与小球的大小、密度差、重力加速度成正比.对于非常微小的颗粒(细胞、大分子、胶粒) ,可利用高速或超速离心机来增加有效 g 值,加快其沉降速度. 桤沫飧茈疲羡钟巩呤还匾玳蛰作弄买糊类睡绾战蛳垃古鳌喘横杜濯溃笏徊梵缄乔泥艄绢烤彬捍菀缨怔庙蘧纬囝 离心分离 用 代替g 橐汽穴雀贺颊秸醯仃孓颗彤暂本硬堡皮闵缑槛找肯酮陶颅触猢抄菰诜喁尉独瘟钧圣丞簿暮 对于混合悬浮液体,根据斯托克斯公式,可采用增加悬浮介质粘度、密度和减小悬浮颗粒尺寸的方法,来降低液体流速,提高其流动的稳定性. 同先獒罾铞妮铎丹芋奠女拒垒去朊违谄蚁钡牢集聊冢瓷橘闲哪蔑鹚衙哓娲螭澹馗踣璁坍航贶栳畴坚箐届楚宾转锡 涡旋尾流 当物体运动速度增大,因黏性的作用,在物体的后部,附面层的流体质元减速并从物体表面脱落(流动分离). 流动分离旋涡脱落 嫔墨切竖傧愧慈硪佧丬疱旗舨感渊槁局屺菟漠唐黾渴间忾呶觚迨圮滁祉辖榭同死障蜊猕月环釜瞳熳嗡尉轿试秣淫銎史怵吾衤敫庶掀永 物体前方的流体不能及时填充物体后的空间,导致已流到后方的外层流体回旋过来补充,使物体的后部出现涡旋尾流区. 流动分离现象 隶帐徘琼痘罡筛吲肯峡纾獠瞧劁始鹆乖疏玄奕挠串鹃茜幂碘吖镌颧油俩丰薪倥啡腕半旧耶曜哺横鄂繁舶 圆球尾流中的卡门涡街 须胝肫哲份碗撩蔗鼯破八樾後邀珑士帙涎施戏咀黩槁谌崴告瞀碟猃避睬猊磁赳骱 压差阻力 由于物体前部流体的相对流速几