大学物理期中复习 21页

第2章流体力学基础教师：陈莹莹2021年6月14日理学院应用物理系1\n目录第1节：流体力学简介第6节：生物流体力学简介2021年6月14日理学院应用物理系2第2节：理想流体的定常流动第3节：伯努利方程及其应用第4节：黏性流体的定常流动第5节：泊肃叶定律斯托克斯定律\n流体:具有流动性(物体的各部分间可以相对运动，没有固定的形状)的物体。液体和气体都是流体。由连续分布的流体质量元组成的。1.1流体流体质量元2.微观上看为无穷大，不必深入研究流体分子的无规则热运动。1.宏观上看为无穷小的一点，有确定的位置、速度、密度和压强等；2021年6月14日理学院应用物理系3理想流体：绝对不可压缩、完全没有黏滞性的流体。\n目录第1节：流体力学简介第6节：生物流体力学简介2021年6月14日理学院应用物理系4第2节：理想流体的定常流动第3节：伯努利方程及其应用第4节：黏性流体的定常流动第5节：泊肃叶定律斯托克斯定律\n流体流经的空间称为流体空间或流场。定常流动：流场中各点的速度不随时间变化。流体质量元在不同地点的速度可以各不相同。“定常流动”并不仅限于“理想流体”。流体在空间各点的速度分布不变。2.2定常流动流线与流管定常流动说明abc2021年6月14日理学院应用物理系5\n流线：分布在流场中的许多假想曲线，曲线上每一点的切线方向和流体质量元流经该点时的速度方向一致。流线不可相交。流线密处，表示流速大，反之则稀。流场中流线是连续分布的。2.2定常流动流线与流管流线说明2021年6月14日理学院应用物理系6定常流动的流体，流线的位置和形状保持不变，与流体质量元的运动轨迹重合。流速大\n流管：由一组流线围成的管状区域称为流管。通常所取的“流管”都是“细流管”。物理上的“细”，指的是截面上各处速度一样，不论多大，均可看成“细流管”。细流管截面积时，就称为流线。2021年6月14日理学院应用物理系7流管2.2定常流动流线与流管说明定常流动的流体，流管不随时间变化。流管内流体的质量守恒。\n目录第1节：流体力学简介第6节：生物流体力学简介2021年6月14日理学院应用物理系8第2节：理想流体的定常流动第3节：伯努利方程及其应用第4节：黏性流体的定常流动第5节：泊肃叶定律斯托克斯定律\n2.3连续性原理不可压缩流体定常流动的连续性原理（常量）2021年6月14日理学院应用物理系93.1伯努利方程——理想流体定常流动的伯努利方程或（常量）\n例1：小孔流速条件：容器线度远大于小孔线度3.3伯努利方程的应用2021年6月14日理学院应用物理系10SASB实际应用：利用虹吸管从水库引水ACBhAhBhC条件：hA－hC>0，\n为U形管中液体密度(红色)hAB3.3伯努利方程的应用例3：皮托管（Pitottube）vA=02021年6月14日理学院应用物理系11为所测流体密度(绿色)。hA=hBU形管中液面的高度差反映A、B两处压强差——气体流速测定\n3.3伯努利方程的应用例3：皮托管（Pitottube）2021年6月14日理学院应用物理系12由于vA=0，hA≈hB，则：U形管中液面高度差反映A、B两处压强差：因此——液体流速测定hAB为所测流体密度\n管道中的流量为3.3伯努利方程的应用例4：文丘里流量计（Venturiflowmeter）2021年6月14日理学院应用物理系13hSASB\n目录第1节：流体力学简介第6节：生物流体力学简介2021年6月14日理学院应用物理系14第2节：理想流体的定常流动第3节：伯努利方程及其应用第4节：黏性流体的定常流动第5节：泊肃叶定律斯托克斯定律\n层流：当黏性流体流速较小时，保持分层流动，各流层之间只作相对滑动，彼此不相混合。流体的这种运动称为层流。4.1牛顿黏性定律2021年6月14日理学院应用物理系15粘性流体做层流运动时，越靠近容器壁流速越小，容器壁处液体附着在容器壁上，流速为0。——牛顿黏性定律，其中（单位：Pa·s）称为黏度。vvyO\n——黏性流体定常流动伯努利方程4.2黏性流体的伯努利方程2021年6月14日理学院应用物理系16湍流：当黏性流体流速较大时，容易产生径向流动（垂直于管轴方向的速度分量），各流层相互掺合，整个流体作不规则运动，称为湍流。4.3湍流与层流相比，湍流流动阻力大流量小，能量损耗增加，与平均流速的平方成正比。\n4.4雷诺数2021年6月14日理学院应用物理系17：特征流速(外流：远前方来流速度；内流：管道内平均流速)；：特征长度(物体主要尺寸,如机翼弦长、管道或圆球直径)。流体是作层流还是作湍流与一个无量纲的参量有关，称之为雷诺数。流体由层流向湍流过渡的雷诺数，叫做临界雷诺数。雷诺数小时，流体做层流，雷诺数大时做湍流。\n目录第1节：流体力学简介第6节：生物流体力学简介2021年6月14日理学院应用物理系18第2节：理想流体的定常流动第3节：伯努利方程及其应用第4节：黏性流体的定常流动第5节：泊肃叶定律斯托克斯定律\n黏性流体在粗细均匀的水平管道中做定常层流时的流速及流量5.1泊肃叶定律dr2Rl2r2021年6月14日理学院应用物理系19——单位时间总体积流量(泊肃叶定律)\n黏性流体中低速运动的小球所受阻力式中为流体的黏度，为小球半径，为小球相对于流体的速度。5.3斯托克斯定律2021年6月14日理学院应用物理系20沉降分离三力平衡时有收尾速度\n2021年6月14日理学院应用物理系21ThankYou!