流体的流动形态和阻力损失.ppt
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1、现在学习的是第1页,共26页第二章第二章 流体的输送流体的输送2.1流体力学流体力学三、流体动力学三、流体动力学2.流体流动形态和阻力损失流体流动形态和阻力损失现在学习的是第2页,共26页本堂课要学会:本堂课要学会:1 1、知道流体流动的类型、知道流体流动的类型 2 2、掌握如何判定流体流动的类型掌握如何判定流体流动的类型 3 3、知道层流内层的概念、知道层流内层的概念 4 4、了解流体阻力的表现和来源了解流体阻力的表现和来源 5 5、掌握减低流体阻力的途经掌握减低流体阻力的途经现在学习的是第3页,共26页损柏努力方程式:柏努力方程式:方程中的方程中的方程中的方程中的h h h h损损损损 这
2、一项为损失压头,即损失掉的能量,因为流体在这一项为损失压头,即损失掉的能量,因为流体在流动过程中有阻力流动过程中有阻力,今天我们要探讨今天我们要探讨h h h h损损损损 这一项这一项现在学习的是第4页,共26页2 2、流体的流动形态和阻力损失、流体的流动形态和阻力损失问题问题问题问题1 1:一杯水滴入一滴:一杯水滴入一滴:一杯水滴入一滴:一杯水滴入一滴黑墨水黑墨水黑墨水黑墨水,结果怎样?,结果怎样?,结果怎样?,结果怎样?结论:黑色水会慢慢散开,结论:黑色水会慢慢散开,结论:黑色水会慢慢散开,结论:黑色水会慢慢散开,整杯水变黑整杯水变黑整杯水变黑整杯水变黑问题问题问题问题2 2 2 2:流动
3、的水中加入有色水会怎样呢?:流动的水中加入有色水会怎样呢?:流动的水中加入有色水会怎样呢?:流动的水中加入有色水会怎样呢?做实验!做实验!英国物理学家雷诺就做了这样的实验英国物理学家雷诺就做了这样的实验 任务:回去上网查一下雷诺是一个怎样的人呢?任务:回去上网查一下雷诺是一个怎样的人呢?任务:回去上网查一下雷诺是一个怎样的人呢?任务:回去上网查一下雷诺是一个怎样的人呢?(1 1)流体流动的形态)流体流动的形态现在学习的是第5页,共26页雷诺实验:雷诺实验:实验装置实验装置现在学习的是第6页,共26页现在学习的是第7页,共26页层流层流层流层流湍流湍流湍流湍流看录像看录像看录像看录像A A、流体
4、流动的类型:层流和湍流、流体流动的类型:层流和湍流、流体流动的类型:层流和湍流、流体流动的类型:层流和湍流现在学习的是第8页,共26页雷诺实验结果比较雷诺实验结果比较雷诺实验结果比较雷诺实验结果比较 层流层流层流层流湍流湍流湍流湍流过渡状态过渡状态过渡状态过渡状态现在学习的是第9页,共26页 空间尺度上,湍流广泛存在于陆、海、空、天、宇。自然、工空间尺度上,湍流广泛存在于陆、海、空、天、宇。自然、工空间尺度上,湍流广泛存在于陆、海、空、天、宇。自然、工空间尺度上,湍流广泛存在于陆、海、空、天、宇。自然、工程领域的绝大多数流动,乃至生命、社会、金融领域的很多现象程领域的绝大多数流动,乃至生命、社
5、会、金融领域的很多现象程领域的绝大多数流动,乃至生命、社会、金融领域的很多现象程领域的绝大多数流动,乃至生命、社会、金融领域的很多现象都是湍流。在自然领域:从宇宙星系的时空演化,到星球内部的都是湍流。在自然领域:从宇宙星系的时空演化,到星球内部的都是湍流。在自然领域:从宇宙星系的时空演化,到星球内部的都是湍流。在自然领域:从宇宙星系的时空演化,到星球内部的翻滚流动;从大气环流的全球运动,到江河湖泊的区域流动;从翻滚流动;从大气环流的全球运动,到江河湖泊的区域流动;从翻滚流动;从大气环流的全球运动,到江河湖泊的区域流动;从翻滚流动;从大气环流的全球运动,到江河湖泊的区域流动;从恣意汪洋的潮汐涌浪
6、,到林里山间的雾霾溪流。在工程领域:从恣意汪洋的潮汐涌浪,到林里山间的雾霾溪流。在工程领域:从恣意汪洋的潮汐涌浪,到林里山间的雾霾溪流。在工程领域:从恣意汪洋的潮汐涌浪,到林里山间的雾霾溪流。在工程领域:从陆地、海洋、空天等交通运载工具,到原子弹、氢弹、导弹、战陆地、海洋、空天等交通运载工具,到原子弹、氢弹、导弹、战陆地、海洋、空天等交通运载工具,到原子弹、氢弹、导弹、战陆地、海洋、空天等交通运载工具,到原子弹、氢弹、导弹、战斗机、舰船等国防武器的设计;从全球气象气候的预报,到地区斗机、舰船等国防武器的设计;从全球气象气候的预报,到地区斗机、舰船等国防武器的设计;从全球气象气候的预报,到地区斗
7、机、舰船等国防武器的设计;从全球气象气候的预报,到地区水利工程的设计;从传统行业如叶轮机械、房桥建筑、油气管道,水利工程的设计;从传统行业如叶轮机械、房桥建筑、油气管道,水利工程的设计;从传统行业如叶轮机械、房桥建筑、油气管道,水利工程的设计;从传统行业如叶轮机械、房桥建筑、油气管道,到新兴行业如能源化工、医疗器械、纳米器件的设计。在生命领到新兴行业如能源化工、医疗器械、纳米器件的设计。在生命领到新兴行业如能源化工、医疗器械、纳米器件的设计。在生命领到新兴行业如能源化工、医疗器械、纳米器件的设计。在生命领域:从动物体内气血的流动,到细胞内物质的输运;在社会学领域:从动物体内气血的流动,到细胞内
8、物质的输运;在社会学领域:从动物体内气血的流动,到细胞内物质的输运;在社会学领域:从动物体内气血的流动,到细胞内物质的输运;在社会学领域:从长途迁徙的群居动物,到繁忙拥挤的车流交通;从瞬息万域:从长途迁徙的群居动物,到繁忙拥挤的车流交通;从瞬息万域:从长途迁徙的群居动物,到繁忙拥挤的车流交通;从瞬息万域:从长途迁徙的群居动物,到繁忙拥挤的车流交通;从瞬息万变的金融市场,到混乱无序的市场经济。到处都是湍流的身影。变的金融市场,到混乱无序的市场经济。到处都是湍流的身影。变的金融市场,到混乱无序的市场经济。到处都是湍流的身影。变的金融市场,到混乱无序的市场经济。到处都是湍流的身影。小知识小知识为什么
9、要研究湍流为什么要研究湍流现在学习的是第10页,共26页时间尺度上,湍流作为牛顿经典力学体系里的最后一个难时间尺度上,湍流作为牛顿经典力学体系里的最后一个难题,一直挑战着人类智慧的极限。相传,量子力学开创者之题,一直挑战着人类智慧的极限。相传,量子力学开创者之一海森堡曾说他要带着两个问题去见上帝:广义相对论和湍一海森堡曾说他要带着两个问题去见上帝:广义相对论和湍流;美国著名科学家费曼将湍流称为流;美国著名科学家费曼将湍流称为“经典物理学中最后经典物理学中最后一个尚未解决的重大难题;一个尚未解决的重大难题;2005 2005 年,国际顶级学术杂志年,国际顶级学术杂志科学科学(SCIENCE)(S
10、CIENCE)在庆祝其创刊在庆祝其创刊125 125 周年之际,公布了周年之际,公布了125125个最前沿的科学问题,其中至少两个问题与湍流相关;个最前沿的科学问题,其中至少两个问题与湍流相关;2012 2012 年度国家最高科学技术奖获得者郑哲敏院士联名国内其它年度国家最高科学技术奖获得者郑哲敏院士联名国内其它4 4 位院士指出:位院士指出:2121世纪力学发展的第一个大问题是湍流。世纪力学发展的第一个大问题是湍流。小知识为什么要研究湍流小知识为什么要研究湍流现在学习的是第11页,共26页小知识小知识现在学习的是第12页,共26页小知识小知识湍流大家并行攻关难题的足迹湍流大家并行攻关难题的足
11、迹 科科科科学学学学和和和和艺艺艺艺术术术术向向向向来来来来只只只只有有有有一一一一线线线线之之之之隔隔隔隔,文文文文艺艺艺艺复复复复兴兴兴兴时时时时期期期期的的的的达达达达 芬芬芬芬奇奇奇奇无无无无疑疑疑疑是是是是湍湍湍湍流流流流研研研研究究究究的的的的先先先先驱驱驱驱,甚甚甚甚至至至至可可可可以以以以说说说说是是是是开开开开创创创创者者者者。而而而而湍湍湍湍流流流流的的的的科科科科学学学学概概概概念念念念,最最最最早早早早由由由由英英英英国国国国著著著著名名名名物物物物理理理理学学学学家家家家雷雷雷雷诺诺诺诺于于于于18831883年年年年提提提提出出出出,自自自自此此此此以以以以后后后后
12、的的的的130130年年年年以以以以来来来来,一一一一大大大大批批批批世世世世界界界界顶顶顶顶级级级级物物物物理理理理学学学学家家家家、应应应应用用用用数数数数学学学学家家家家、流流流流体体体体力力力力学学学学家家家家和和和和工工工工程程程程师师师师为为为为探探探探索索索索湍湍湍湍流流流流付付付付出出出出了了了了巨巨巨巨大大大大努努努努力力力力,产产产产生生生生了了了了大大大大量量量量思思思思想想想想,但但但但湍湍湍湍流流流流至至至至今今今今尚尚尚尚未未未未取取取取得得得得实实实实质质质质性性性性突突突突破破破破。这这这这些些些些科科科科学学学学巨巨巨巨匠匠匠匠包包包包括括括括但但但但不不不不
13、限限限限于于于于:泰泰泰泰勒勒勒勒(2020世世世世纪纪纪纪物物物物理理理理学学学学泰泰泰泰斗斗斗斗)、普普普普朗朗朗朗特特特特(现现现现代代代代流流流流体体体体力力力力学学学学之之之之父父父父,钱钱钱钱学学学学森森森森师师师师爷爷爷爷)、冯冯冯冯.卡卡卡卡门门门门(航航航航空空空空航航航航天天天天时时时时代代代代的的的的科科科科学学学学奇奇奇奇才才才才,钱钱钱钱学学学学森森森森导导导导师师师师),韦韦韦韦纳纳纳纳 海海海海森森森森堡堡堡堡和和和和李李李李政政政政道道道道(诺诺诺诺贝贝贝贝尔尔尔尔奖奖奖奖得得得得主主主主),KomolgorolovKomolgorolov(前前前前苏苏苏苏联联
14、联联最最最最著著著著名名名名的的的的数数数数学学学学家家家家,湍湍湍湍流流流流唯唯唯唯象象象象理理理理论论论论的的的的奠奠奠奠基基基基人人人人),KraichnanKraichnan(爱爱爱爱因因因因斯斯斯斯坦坦坦坦博博博博士士士士后后后后,现现现现代代代代湍湍湍湍流流流流分分分分析析析析理理理理论论论论开开开开创创创创者者者者),周周周周培培培培源源源源(爱爱爱爱因因因因斯斯斯斯坦坦坦坦博博博博士士士士后后后后,著著著著名名名名理理理理论论论论物物物物理理理理学学学学家家家家,北北北北京京京京大大大大学学学学前前前前校校校校长长长长,湍湍湍湍流流流流模模模模式式式式理理理理论论论论泰泰泰泰斗
15、斗斗斗)、U.FrishU.Frish(当当当当代代代代湍湍湍湍流流流流界界界界泰泰泰泰斗斗斗斗、法法法法国国国国科科科科学学学学院院院院院院院院士士士士、恩恩恩恩师师师师的的的的导导导导师师师师)。梳梳梳梳理理理理已已已已有有有有理理理理论论论论成成成成果果果果,我我我我们们们们发发发发现现现现绝绝绝绝大大大大多多多多数数数数、包包包包括括括括被被被被认认认认为为为为是是是是很很很很重重重重要要要要的的的的成成成成果果果果都都都都是是是是针针针针对对对对理理理理想想想想湍湍湍湍流流流流的的的的。但但但但真真真真实实实实世世世世界界界界并并并并不不不不存存存存在在在在理理理理想想想想湍湍湍湍流
16、流流流,对对对对理理理理想想想想湍湍湍湍流流流流的的的的研研研研究究究究解解解解决决决决不不不不了了了了真真真真实实实实湍湍湍湍流流流流问问问问题题题题。这这这这既既既既源源源源于于于于针针针针对对对对理理理理想想想想湍湍湍湍流流流流所所所所采采采采用用用用的的的的假假假假设设设设在在在在真真真真实实实实湍湍湍湍流流流流场场场场根根根根本本本本不不不不能能能能满满满满足足足足,但但但但源源源源于于于于均均均均匀匀匀匀各各各各项项项项同同同同性性性性湍湍湍湍流流流流这这这这一一一一理理理理想想想想模模模模型型型型没没没没有有有有保保保保留留留留真真真真实实实实湍湍湍湍流流流流的的的的本本本本质质
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