流体动力学第次.ppt

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1、流体动力学第次现在学习的是第1页，共17页 实际流体内部存在内摩擦力实际流体内部存在内摩擦力f快快-慢慢f慢慢-快快粘滞力粘滞力现在学习的是第2页，共17页牛顿粘滞定律牛顿粘滞定律vrrvr+drv+dvf慢慢-快快f快快-慢慢dSvrdrdvdSf dS 上内摩擦力大小：上内摩擦力大小：为流体的黏度系数为流体的黏度系数dS 为流层的接触面积为流层的接触面积式中式中：drdv为为r处的速度梯度处的速度梯度（r，v）现在学习的是第3页，共17页黏度的大小表征粘滞流体粘滞性的强弱黏度的大小表征粘滞流体粘滞性的强弱黏度与温度有关黏度与温度有关流体的黏度系数流体的黏度系数 液体的黏度随温度升高而减小液

2、体的黏度随温度升高而减小 气体的黏度随温度升高而增大气体的黏度随温度升高而增大牛顿流体和非牛顿流体牛顿流体和非牛顿流体表表 3-1单位：单位：Pa s 或或 N s/m2现在学习的是第4页，共17页 层流层流 湍流湍流v1v2雷诺数雷诺数：rvRe Re1500，湍流湍流 两者之间，不确定两者之间，不确定现在学习的是第5页，共17页粘滞流体内部有粘滞力粘滞流体内部有粘滞力12 12 过程中有能量损耗过程中有能量损耗伯努利方程变为：伯努利方程变为：eghvPghvP 222212112121 e 单位体积流体单位体积流体由由12 过程中过程中克服内克服内摩擦力所做的功摩擦力所做的功现在学习的是第

3、6页，共17页 实验表明：实验表明：lPPRQ)(214 Rl 理论推导得系数：理论推导得系数：8lPPRQ 8)(214 泊肃叶定律泊肃叶定律现在学习的是第7页，共17页泊肃叶定律推导思想：泊肃叶定律推导思想：泊肃叶定律推导（略）泊肃叶定律推导（略）0F流速分布流速分布RdSdQ=v dS流量流量lPPRQ 8)(214 )(42221rRlPPv 现在学习的是第8页，共17页流速分布流速分布：)(42221rRlPPv vrvr 各流层流速沿径向呈抛各流层流速沿径向呈抛物线分布物线分布 平均速度平均速度 管轴中心处，流速最大管轴中心处，流速最大 管壁处，流速最小管壁处，流速最小221max

4、4RlPPv 0min v2218RlPPv 现在学习的是第9页，共17页 212148)(PPlPPRQ 泊肃叶定律还可写成：泊肃叶定律还可写成：式中：式中：48Rl 流阻（流阻（Pa s/m3）PQ RUI 由流体的性质及流管的条件决定由流体的性质及流管的条件决定1）R,l 定：定：，2）定：定：l ，R ，vR R的影响非常显著的影响非常显著现在学习的是第10页，共17页 PQ 人体心血管系统中：人体心血管系统中：Q：心输出量（血流量）：心输出量（血流量）P：血压降：血压降：外周阻力：外周阻力血管直径对血流量血管直径对血流量的影响非常显著的影响非常显著血压、血黏度、血管条件对血流量血压、

5、血黏度、血管条件对血流量都有影响都有影响现在学习的是第11页，共17页如管道粗细不均匀，如管道粗细不均匀，或管道不水平，或管道不水平，dl取取 dl 为无限小的长度，为无限小的长度，dl 两端的压强差为两端的压强差为dP，dldPRQ 84dldP为压强梯度为压强梯度讨论讨论1现在学习的是第12页，共17页讨论讨论2Rl 设粘滞流体在粗细均设粘滞流体在粗细均匀的水平圆管中流动匀的水平圆管中流动，21PPe h1=h2，v1=v2eghvPghvP 222212112121 由粘滞流体的伯努利方程由粘滞流体的伯努利方程得得:又根据泊肃叶定律又根据泊肃叶定律:lPPRQ 8)(214 QRle48

6、 vRQ2 vRle28 现在学习的是第13页，共17页QRle48 vRle28 或或粘性流体粘性流体理想流体理想流体现在学习的是第14页，共17页 半径为半径为 r 的小球以速度的小球以速度 v 在黏度为在黏度为 的流的流体中运动时，受到粘滞阻力为体中运动时，受到粘滞阻力为rvf6 斯托克斯定律斯托克斯定律流体黏度测定法之一流体黏度测定法之一：小球沉降法小球沉降法现在学习的是第15页，共17页小球沉降法：小球沉降法：2,vGf阻阻f浮浮设小球半径为设小球半径为 r、密度为密度为 1 1 2，小球一开始加速下降小球一开始加速下降v=vs时时，0F，匀速运动，匀速运动vs沉降速度（收尾速度）沉降速度（收尾速度）Srvgrgr 634342313 221)(92rgvS f浮浮+f阻阻=G现在学习的是第16页，共17页若若 1 2，小球小球(气泡气泡)上浮上浮v=vs时时，0F，匀速运动，匀速运动G+f阻阻=f浮浮grrvgrS231334634 212)(92rgvS 若若 1 2，2292rgvS 仍设小球半径为仍设小球半径为 r、密度为密度为 1Gf阻阻f浮浮v流体流体 2,现在学习的是第17页，共17页