工程流体力学全套教学课件.pptx

;工程流体力学课程概述;课程的研究内容;2. 课程的性质;3. 课程的科技、工程地位;5. 课程的内容;实验授课部分，共8学时;6. 课程学习的基本要求;第1章 流体的性质;;1. 什么是流体？; 研究方法： （1）理论方法：根据物理模型和物理定律建立描述流体运动规律的封闭方程组及相应的初始条件和边界条件，应用数学方法准确或近似地求解流场，揭示运动规律。 （2）实验方法：应用模型实验理论，设计实验装置直接观测流动现象，测量流体的流动参数并加以分析和处理，然后从中得到流动规律。;1.2 密度、比容、饱和蒸汽压力;?;3.饱和蒸汽压力;1.3 流体的压缩性;?;1. 什么是流体的黏性和黏性力;1. 什么是流体的黏性和黏性力;?;?;?; 牛顿内摩擦定律适用： （1）符合牛顿内摩擦定律的流体称牛顿体，不适合为非牛顿体； （2）静止液体，速度梯度为0，所以没有粘性切应力； （3）粘性力的大小与速度梯度有关，与压力关系不大； （4）牛顿内摩擦定律只适应层流，不适用于紊流。因紊流除了有粘性力外，还存在复杂的紊流附加力。; 工程中还常用动力黏度和流体密度的比值来表示黏度，称为流体的运动黏度。; （2）温度的影响——黏性受温度的影响很大。温度升高，液体分子间的吸引力减少，液体的黏性降低；气体分子的热运动越强烈，动量交换就越频繁，气体的黏性也就越大。如图1-4所示。;1.4 流体的黏性;?;（2）假塑性流体;（3）胀流型流体;?;1.5 液体的表面张力; 一般表面张力随温度变化，温度升高，表面张力减小。液体表面张力与表面接触的流体种类有关，表1-6给出了各种液体的表面张力。; 表面张力是很小的，在一般情况下可以忽略不计，但在水滴和气泡的形成、液体的雾化、以及气液两相的传热与传质研究中，将是不可忽略的重要因素。;?;?;?;?; 2. 表面力 表面力是作用于所研究的流体表面上，并与作用面的面积成正比。 表面力是由和流体相接触的其它流体或物体作用在分界面上的力，属于接触力，如大气压力。。 表面力不仅指作用在流体外表面上的力—外力，也包括作用在流体内任意两部分流体接触面上的力—内力。在流体力学中，常从流体中隔离出一部分流体作为研究对象，这时作用在隔离体表面上的力就是外力，尽管这些力是流体内部的相互作用力，我们仍将其称为表面力。; ;?;1.7 工程流体力学学习导论; （7）1755年欧拉（L.Euler）建立理想流体的运动微分方程。 （8）纳维尔(C. L. M. H. Navier）和斯托克斯（G. G. Stokes）建立黏性流体运动微分方程。 （9）雷诺（O. Reynolds) 1853年用实验证实了黏性流体的两种流动状态—层流和紊流的客观存在。 （10）普朗特（L. Prandtl) 1904年发表了《关于摩擦极小的流体运动》的学术论文，建立了边界层理论，解释了阻力产生的机制。这一理论也是现代流体力学的起点。 （11）儒科夫斯基从1906年起，发表了《论依附涡流》等论文，找到了翼型升力和绕翼型的环流之间的关系，建立了二维升力理论的数学基础。; （12）卡门(Kamen)在1911~1912年连续发表的论文中，提出了分析带旋涡尾流及其所产生的阻力的理论。 （13）布拉休斯（H. Blasius）在1913年发表的论文中，提出了计算紊流光滑管阻力系数的经验公式。尼古拉兹(J. Nikuradze)在1933年发表的论文中，公布了他对砂粒粗糙管内水流阻力系数的实测结果—尼古拉兹曲线，据此他还给紊流光滑管和紊流粗糙管的理论公式选定了应有系数。 （14）科勒布茹克（C. F. Colebrook)在1939年发表的论文中，提出了把紊流光滑管区和紊流粗糙管区联系在一起的过渡区阻力系数计算公式。 （15）莫迪(L. F. Moody）在1944年发表的论文中，给出了他绘制的实用管道的当量糙粒阻力系数图—莫迪图。;2．流体力学的应用;3．工程流体力学的学习方法;第2章 流体静力学;; 1. 静压力 静压力，单位面积上沿受力面法线方向的正压力。物理学上称之为压强，工程学上称为压力，即; 2. 静压力的两个重要特性 （1）静压力沿着作用面的内法线方向。 （2）静止流体中任何一点上各个方向静压力的大小相等。;证明特性（2） 如图所示四面体受力情况;同理可得：;1. 流体平衡微分方程的建立;?;