工程流体力学第一章.ppt

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1、工程流体力学教材：工程流体力学（杨树人编）讲解：向伟机械与动力学院机械电子教研室参考书参考书罗惕乾编罗惕乾编 流体力学流体力学 陈卓如陈卓如 工程流体力学工程流体力学第二版第二版 丁祖荣丁祖荣 流体力学流体力学许维德许维德 流体力学流体力学莫乃榕莫乃榕 工程流体力学工程流体力学联系方式：电话：QQ：125067200办公室：L226第一章 绪 论第一节第一节 流体力学的发展概况及应用流体力学的发展概况及应用一、工程流体力学研究内容和方法一、工程流体力学研究内容和方法研究内容：研究内容：研究内容：研究内容：1.流体在静止和运动时所遵循的基本规律。2.流体与固体间的相互作用。工程流体力学：工程流体

2、力学：工程流体力学：工程流体力学：流体静力学，流体运动学，流体动力学研究方法：研究方法：1.1.理论方法：理论方法：理论方法：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。2.2.实验方法实验方法实验方法实验方法：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。二、流体力学的发展二、流体力学的发展二、流体力学的发展二、流体力学的发展1.古希腊阿基米德，建立物理浮力定律，浮体稳定性液体平衡理论。2.帕斯卡静止液体中压力的概念。3.经典力学：速度、

3、加速度、力、流场的概念引入，质量、动量、能量守恒。4.牛顿粘性定律。5.法国皮托发明了测流速的皮托管。达朗贝尔实验方法证明阻力同物体运动速度之间的平方关系。6.欧拉采用了连续介质概念，把静力学中的压力概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程。7.伯努力从经典力学的能量守恒出发，建立了流速、压力、高度之间的关系伯努力方程。三、工程流体力学在工程上的应用三、工程流体力学在工程上的应用三、工程流体力学在工程上的应用三、工程流体力学在工程上的应用工程流体力学在工程中的应用工程流体力学在工程中的应用航空航天航海 船舶运动船舶运动地效翼艇地效翼艇（WIG）浮标浮标 海洋平台海洋平台 潜器潜器 能源动力飞机发动

4、机蒸汽机车建筑与环境建筑与环境杨浦大桥节能型建筑气象科学气象云图龙卷风第二节第二节第二节第二节 流体的基本概念流体的基本概念流体的基本概念流体的基本概念一、流体的概念一、流体的概念一、流体的概念一、流体的概念 流体是指可以流动的物质，包括气体和液体。流体与固体最明显的区别就是流体具有流动性。二、连续介质的假设二、连续介质的假设二、连续介质的假设二、连续介质的假设 工程流体力学的主要任务是研究流体的宏观运动规律。因此认为流体充满一个空间时不留任何空隙，即把流体看作是连续介质。第三节第三节第三节第三节 流体的主要力学性质流体的主要力学性质流体的主要力学性质流体的主要力学性质一、密度一、密度一、密度

5、一、密度定义：单位体积流体所具有的质量。非匀质流体非匀质流体非匀质流体非匀质流体，某一点的密度表示为：相对密度相对密度相对密度相对密度：液体的密度与标准大气压下40C纯净水的密度的比值，用表示二、压缩性和膨胀性二、压缩性和膨胀性二、压缩性和膨胀性二、压缩性和膨胀性1.压缩性：在温度不变的条件下，液体的体积随压力的变化而变化的性质。其大小用压缩系数来表示2.膨胀性：在压力不变条件下，流体的体积会随着温度的变化而变化的性质，其大小用膨胀系数来表示图1-1 平板间的速度分布流体运动时，流体内部具有抵抗变形、阻滞流体流动的特性。三、粘性三、粘性1.1.牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律牛顿内摩

6、擦定律牛顿内摩擦定律适用：牛顿内摩擦定律适用：1.1.牛顿体，不适合非牛顿体牛顿体，不适合非牛顿体2.2.静止液体，没有粘性切应力静止液体，没有粘性切应力3.3.粘性力的大小与速度梯度有关。粘性力的大小与速度梯度有关。4.4.牛顿内摩擦定律只适应层流。牛顿内摩擦定律只适应层流。2.粘度粘度粘性的大小用粘度来表示。粘性的大小用粘度来表示。动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度运动粘度运动粘度运动粘度运动粘度液体的汽化和空化液体的汽化和空化表面张力与毛细现象表面张力与毛细现象表面张力表面张力:-单位长度所受拉力 表面张力随温度变化，温度升高，表面张力减小。接触角概念接触角概念:当液体与固体壁面接触时,在液体,固体壁面作液体表面的切面,此切面与固体壁在液体内部所夹部分的角度 称为接触角,当 为锐角时,液体润湿固体,当 为钝角时,液体不润湿固体(a)(b)水与洁净玻璃的 =0 水银与洁净玻璃的 =140四、表面张力四、表面张力四、表面张力四、表面张力毛细现象 h内聚力内聚力:液体分子间吸引力附着力附着力:液体与固体分子间吸引力第四节第四节第四节第四节 作用在流体上的力作用在流体上的力作用在流体上的力作用在流体上的力一、质量力一、质量力一、质量力一、质量力 由于流体的质量而引起的力，他主要包括：重力和惯性力。属于非接触力。二、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。