流体动力学教程.ppt

第一章 绪 论 §1—1 作用在流体上的力 当流体所受的质量力仅只有重力时，G=mg，此时重力与重力加速度相关联。 g=G/m。 §1—2 流体的主要力学性质 一、流体的特征 三、重力特性 流体受地球引力的特性，称重力特性，用容重表示。 四、粘滞性 定义：流体对各质点相对运动表示抵抗的性质。 它只有在运动时才表现出来。 流体的粘度：是由流动流体的内聚力和分子的动量交 换所引起的。 由于各流层的速度不同各质点间就产生相对运动，从而产生内摩擦力以抵抗相对运动。此内摩擦力称粘滞力。 粘滞力T的大小用牛顿内摩擦定理(液体运动时，相邻液层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比)求得，即： 1） μ的物理意义； μ值的大小表征粘滞性的强弱。（du/dy=1,τ= μ)  当流体静止时 ，du/dy=0,则 τ= 0 有时也用运动粘滞系数来ν描述，即: 压缩性—流体受压，体积缩小，密度增大的性质。热胀性—流体受热，体积膨胀，密度减小的性质。 液体的热胀性，用热胀系数α表示，与压缩系数相反，当温度增加dT时，液体的密度减小率为-dρ/ρ, 即： 2.气体的压缩性和热胀性 气体与液体不同，具有显著的压缩性和热胀性。 在温度不太低，压强不过高时，气体密度、压强和温度之间的关系，服从理想气体状态方程。即： §1—3 流体的力学模型 1.连续介质 思 考 题 1.流体的主要力学性质有哪些？ 2.什么是流体的粘性？它对流体有何作用？ 3.动力粘滞系数μ和运动粘滞系数υ有何区别 及联系？ 4.何谓理想流体？何谓实际流体？ 5.何谓牛顿流体？何谓非牛顿流体？请你举例说明。 2.无粘性流体(又称理想流体) 一切流体都具有粘性，但在某些问题中粘性不起主要作用，则可忽略粘性的影响，建立无粘性流体模型。 考虑粘性影响的流体称为粘性流体，即实际流体就是粘性流体。 第一章 建立这样的模型是为了简化计算，有时当某些情况不能忽略粘性影响时，则先在无粘性的模型下得出规律或公式，再进行有粘性的修正，最后得出实际流体的计算公式。 第一章 3.不可压缩流体 任何流体都是可压缩的，同样，为了简化计算，不计其压缩性和热胀性，将密度视为常数，通常称为不可压缩流体模型。 对于气体，大多数情况也可采用不可压缩流体模型。但在某些情况下，速度接近或超过音速时，密度不再为常数，则不能采用不可压缩流体模型。 本课程主要研究不可压缩流体。 实际流体：指具有粘度的流体，在运动时具有抵抗剪切变形 的能力，即存在摩擦力，粘性系数? ?0。 理想流体：是指既无粘性又完全不可压缩的一种假想流体， 即? =0，在运动时也不能抵抗剪切变形。 不可压缩流体(Incompressible Flow): 流体密度随压强变化很小以至于流体的密度为常数的流体。 可压缩流体(Compressible Flow): 流体密度随压强变化不能忽略的流体。 流体的分类 1.根据流体受压体积缩小的性质： 2.根据流体是否具有粘性： 第一章 本章作业 p13；1-6, 1-8, 1-9, 1-13。 选做题 1-10 第一章 比重(Specific Gravity):是指液体密度与标准纯水的密度之比; 液体的比重 比容(Specific Volume)：指单位气体质量所具有的体积。 ?=1/? （ m3/kg） 气体的比容 （增加内容） 水的密度和容重： ρ= 1000kg/m3； γ=9807 N/m3； 汞的密度和容重： ρHg=13595kg/m3； γHg=133326 N/m3； 干空气在温度为290K，压强为760mmHg时， ρa=1.2kg/m3； γa =11.77 N/m3； 第一章 vo x y dy y v+dv v τ 流体在管中流动的例子见教材p4 第一章 粘性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切 变形的力。 单位面积上的内摩擦力称切应力以τ 表示，即： p5(1-2-6) p5(1-2-7) 第一章 1）与两流层间的速度差(相对速度)du成正比， 和流层间距离dy成反比； 2）与流层的接触面积A的大小成正比； 3）与流体的种类有关； 4）与流体的压力大小无关。 由此可见内摩擦力T 的大小： 第一章 说明：流体的切应力与剪切变形速率或角变