第三章 流体的运动课件.ppt

第三章流体的运动第三章流体的运动第三章流体的运动第三章流体的运动§3.1理想流体的稳定流动医学物理学（第七版）一、理想流体绝对不可压缩完全没有黏性理想流体理想物理模型在解决实际问题中，我们通常将黏滞系数小的液体（例如水、酒精）及流动中的气体；或者当处理问题时，流体的可压缩性和黏性只是影响运动的次要因素时，可将实际流体作为理想流体处理。注意?物质存在的三种状态——固、液、气?液体、气体（容易发生相对运动）——流动性?具有流动性的物质——流体（如水、血液、空气···）第三章流体的运动第三章流体的运动§3.1理想流体的稳定流动医学物理学（第七版）二、流体的基本概念流场：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。——矢量场流线（流场中一系列假想的曲线）：每一瞬时流线上任一点的切线方向，和流经该点的流体质元的速度方向一致。注意任意两条流线不能相交。第三章流体的运动第三章流体的运动§3.1理想气体的稳定流动医学物理学（第七版）流管：如果在运动流体中取一横截面S1，则通过其周边各点的流线所围成的管状体三、稳定流动和非稳定流动流场中各点的流速是该点的位置和时间的函数:流线的形状随时间而变非稳定流动（非定常流动）流线与流体单个质元的运动轨迹并不重合S2第三章流体的运动第三章流体的运动§3.1理想气体的稳定流动医学物理学（第七版）流场不随时间而变化:稳定流动（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四、稳定流动的连续性方程稳定流动的流体内各点的密度不随时间而改变，因此在一封闭流管内的流体质量不会发生变化。流体作稳定流动时，流线形状保持不变，且流线与流体粒子的运动轨迹重合。第三章流体的运动第三章流体的运动§3.1理想气体的稳定流动医学物理学（第七版）在同一段时间?t中，从S1流入封闭流管的流体质量与从S2流出的流体质量相等不可压缩流体??为常量，则有质量流量守恒体积流量守恒流量（Q）第三章流体的运动第三章流体的运动§3.2伯努利方程医学物理学（第七版）伯努利方程是关于理想流体作稳定流动时的运动规律，它是伯努利于1738年首先导出的。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。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第三章流体的运动第三章流体的运动§3.2伯努利方程医学物理学（第七版）1、方程的推导设理想流体在重力场中作稳定流动以X和Y之间的流体为研究对象△t很短X、X’：P1v1h1S1Y、Y’：P2v2h2S2X’和Y之间流体的机械能不变，∴在△t时间内,X和Y之间的流体机械能的变化就相当于X和X’之间的这一小部分流体由原位置挪到YY’位置所引起的机械能的变化。△t：XYX’Y’第三章流体的运动第三章流体的运动§3.2伯努利方程医学物理学（第七版）这两段流体机械能的增量：理想流体：内摩擦力为零，外力的总功为第三章流体的运动第三章流体的运动§3.2伯努利方程医学物理学（第七版）功能原理：伯努利方程理想流体稳定流动的能量方程静压??常量?动压第三章流体的运动第三章流体的运动§3.2伯努利方程医学物理学（第七版）理想流体作稳定流动时，同一流管的不同截面处，单位体积流体的动能、势能、与该处压强之和都相等。——单位体积流体动能——单位体积流体势能2、适用范围只适用于理想流体在同一细流管中作稳定流动。①在伯努利方程推导时v、h、P均为流管横截面上的平均值。②若S1、S2→0，伯努利则表示流场中不同点各量的关系。说明第三章流体的运动第三章流体的运动§3.2伯努利方程医学物理学（第七版）（1）流体在水平管中流动（h1=h2），则流体的势能在流动过程中不变，故(2)对于等粗管（v1=v2），又有3、特例v小→P大；v大→P小h小→P大；h大→P小第三章流体的运动第三章流体的运动§3.2伯努利方程医学物理学（第七版）例1设有流量为0.12m3/s的水流过如图所