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流体力学基础课件

目录

CONTENTS

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引言

流体的基本性质

流体静力学

流体动力学基础

粘性流体的运动规律

粘性流体的管道流动

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引言

REPORT

主要研究流体在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。

流体力学是力学的一个重要分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。

流体力学是研究流体（液体和气体）的力学运动规律及其应用的学科。

在航空、航天、航海、水利、机械、化工、环保、生物医学等领域都有广泛的应用。

对于提高能源利用效率、改善环境、保护生态等方面具有重要意义。

流体力学的研究不仅有助于深入认识自然界各种流动现象，还能为工程技术提供重要的理论基础和指导作用。

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掌握流体力学的基本概念、基本原理和基本方法。

培养分析和解决流体力学问题的能力，为后续课程学习和工程实践打下基础。

要求学员具备扎实的数学、物理基础，良好的逻辑思维能力和空间想象能力。同时，需要学员具备一定的实验技能和计算机应用能力，以便更好地理解和应用流体力学知识。

了解流体的物理性质，理解并学会运用流体力学的基本方程。

02

流体的基本性质

REPORT

流体是指在任何微小剪切力作用下都会发生连续不断变形的物质。

流体的定义

流体可分为液体和气体两大类，液体有一定的体积但没有固定的形状，而气体则既没有固定的体积也没有固定的形状。

流体的分类

流体的连续性假设

流体被看作是由无数多个、无间隙的流体质点所组成的连续介质。

连续性方程

基于质量守恒定律，描述流体运动过程中密度、速度和体积之间关系的方程。

单位体积内流体的质量，反映了流体的紧密程度。

密度

流体在外部压力作用下体积减小的性质，对于液体而言压缩性很小，而对于气体则较为显著。

压缩性

流体抵抗剪切变形的能力，是流体内部摩擦力的一种表现。

粘性

流体传递热量的能力，与流体的温度、密度和导热系数等因素有关。

热传导性

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能量输运

流体在运动过程中，由于温度差异和粘性作用，将热能由内能高的地方传递到内能低的地方。

热量输运

流体在运动过程中，由于温度差异和热传导作用，将热量由高温处传递到低温处。

质量输运

流体在运动过程中，由于浓度差异和扩散作用，将质量由浓度高的地方传递到浓度低的地方。

动量输运

流体在运动过程中，由于内部摩擦力的作用，将动量由流速大的地方传递到流速小的地方。

03

流体静力学

REPORT

流体静压力定义

流体处于静止或相对静止状态时，对与其相接触的固体壁面所产生的压力。

流体静压力特性

流体静压力垂直于作用面且指向作用面内，同一点各方向上静压力大小相等。

压强与压力关系

流体在某一点的静压力与其作用面积之比称为该点的静压强。

欧拉平衡微分方程

描述静止流体中任意一点压力、重力和惯性力之间的平衡关系。

流体静力学基本方程

基于欧拉平衡微分方程，推导出流体静力学的基本方程。

等压面概念

在静止流体中，所有各点压强相等的点组成的面称为等压面。

03

潜水钟原理

潜水钟内气体压力与水深成正比，可用于深海作业中的压力平衡。

01

液位计原理

利用流体静压力相等的原理，通过测量液位高度差来计算容器内液体压力。

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连通器原理

连通器内同一液面上各点压强相等，利用此原理可测量流体密度或校准压力表。

静压力作用

流体对固体壁面产生的垂直于壁面的作用力，其大小与压强和作用面积有关。

动压力作用

当流体与固体表面相对运动时，流体对固体表面产生的切向作用力，与流体速度、密度和粘性有关。

浮力产生原因

浸没在流体中的物体受到流体向上和向下的压力差，即浮力，其大小与物体排开流体的体积和流体密度有关。

04

流体动力学基础

REPORT

流体运动的分类

包括层流和湍流两种基本类型，层流是流体微团沿一定轨迹的有序运动，湍流则是流体微团的无序混乱运动。

流体的定义与特性

流体是能够在剪切力作用下连续变形的物质，具有流动性、可压缩性等特性。

流线与迹线

流线是某一瞬时在流场中绘出的曲线，其上任一点的切线方向与该点流体速度方向一致；迹线是流体质点在空间运动时所描绘出来的曲线。

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根据牛顿第二定律推导出的流体运动微分方程，描述了流体微团的运动与所受外力之间的关系。

牛顿第二定律在流体中的应用

描述粘性流体运动的基本方程，考虑了流体微团的惯性力、压力和粘性力之间的平衡关系。

纳维-斯托克斯方程

描述流体运动过程中能量转化和传递的方程，包括内能、动能和势能之间的转化关系。

能量方程

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粘性流体的运动规律

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粘性流体的定