1流体性质和流体静力学基础.ppt
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1、第二篇第二篇 流流 体体 力力 学学 修 萌 翁 帅 撅 牛 穴 筹 阉 诚 喝 罕 孟 蛛 痪 忙 寺 阀 葡 竹 姨 座 捏 标 陪 剪 猜 四 烤 展 啮 膝 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 流体力学是以理论分析与实践相结合的方法,研究 流体平衡和运动的规律,并运用这些规律解决实际工程 问题的学科。 流体力学包括流体静力学和流体动力学两部分。流体 静力学是研究流体在静止状态下的力学规律以及这些规律 在工程上的应用;流体动力学则是研究流体的运动规律及 应用 。 本篇主要讲述:流体的性质和流体静力学基础知识, 一元流体动
2、力学基础知识,流动阻力和能量损失以及管路 计算。 酌 荫 频 皑 作 瑟 垒 磋 碰 拦 田 绒 疽 鸣 琉 斜 饰 博 曝 辑 贞 瓤 铰 厚 韩 沿 跳 影 未 模 艇 僧 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 流体性质和流体静力学基础流体性质和流体静力学基础 就 教 寓 毫 玫 身 凉 寿 帘 贺 渍 卓 孰 矢 柒 晋 锁 嗓 抛 已 咙 筐 腕 窄 世 锌 什 茶 谬 汐 健 响 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 学习导引学习导引 本章主要内容分为两
3、大部分:第一部分阐述本章主要内容分为两大部分:第一部分阐述 了流体的力学定义及流体的基本特性,引入了了流体的力学定义及流体的基本特性,引入了 流体连续性假定,分析了流体的主要力学性质流体连续性假定,分析了流体的主要力学性质 ,最后简单介绍了作用于流体上的力;第二部,最后简单介绍了作用于流体上的力;第二部 分主要分析了流体处于静止状态时,其内部压分主要分析了流体处于静止状态时,其内部压 力的分布规律及特性,进而推导出了流体静力力的分布规律及特性,进而推导出了流体静力 学基本方程,并举例分析了流体静力学基本方学基本方程,并举例分析了流体静力学基本方 程的工程应用。程的工程应用。 矫 盔 翻 莫 迁
4、 硫 耘 焙 詹 穆 熔 杨 氓 述 匪 凑 痛 涤 送 骤 举 滨 汉 闸 掌 贤 狂 弯 耪 怜 沦 袁 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 学习要求学习要求 本章的重点是流体的主要力学性质和流体静力学基本方程,本章的重点是流体的主要力学性质和流体静力学基本方程, 通过学习应达到以下要求:通过学习应达到以下要求: 理解流体的概念和基本特性,了解流体连续性假定。理解流体的概念和基本特性,了解流体连续性假定。 掌握流体的主要力学性质,了解表面力和质量力的概念。掌握流体的主要力学性质,了解表面力和质量力的概念。 理解流体静压力的
5、基本概念和基本特性。理解流体静压力的基本概念和基本特性。 掌握流体静力学基本方程,理解连通器与等压面的概念和特性掌握流体静力学基本方程,理解连通器与等压面的概念和特性 ,能熟练运用流体静力学基本方程对简单的实际工程问题进行,能熟练运用流体静力学基本方程对简单的实际工程问题进行 分析和计算。分析和计算。 锻 瘤 脾 幅 呛 靳 讣 箕 痕 丝 暗 铃 泅 济 臣 礼 滴 扼 月 环 怎 八 曲 胀 匝 潍 拷 爹 变 嫁 祟 壹 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 本章难点本章难点 流体的黏滞性概念比较抽象,较难理解。黏滞性表现
6、出阻碍流体流体的黏滞性概念比较抽象,较难理解。黏滞性表现出阻碍流体 流动的趋势,学习中结合流层间的速度分布图会有较为直观的理流动的趋势,学习中结合流层间的速度分布图会有较为直观的理 解。解。 流体的表面张力特性较难理解。学习中结合日常生活及工程实际流体的表面张力特性较难理解。学习中结合日常生活及工程实际 中的实例联系起来进行思考就会容易理解一些。中的实例联系起来进行思考就会容易理解一些。 熟练运用流体静力学基本方程对实际工程问题进行分析和计算需熟练运用流体静力学基本方程对实际工程问题进行分析和计算需 要一定的技巧,会有一定的难度,应结合例题与习题加强练习。要一定的技巧,会有一定的难度,应结合例
7、题与习题加强练习。 亦 迪 熔 豺 兼 担 矾 入 延 堑 樱 枷 芋 浦 翔 渡 坟 枝 嗡 膜 机 蚌 保 瓶 峻 喉 乐 振 拒 孺 参 灿 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 第一节 流体的主要力学性质 一、流体及其基本特性 1. 什么是流体 ? 在任何微小剪切力的持续作用下,能够产生 连续变形的物质称为流体 。 流体特性: 流动性 流体包括气体和液体 气体: 可压缩流体 液体: 不可压缩流体 2. 流体与固体 3. 液体与气体 其 掩 氛 逼 罢 征 啄 吗 级 缝 穆 摆 诗 爽 验 蛛 游 骄 氟 淀 镇 像 伞
8、 尹 堕 溜 缓 贝 潭 支 吟 品 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 二、 流体连续性假定 认为流体是由彼此之间没有间隙的无数流体微 团(又称为流体质点)所组成,是一个内部没有间 隙的连续体。 它使得流体一切的力学性质都可以被看为变量 的连续函数,因而在解决流体力学实际问题时,就 能用连续函数这一有力的数学工具去分析和研究。 钱 毖 伯 事 衬 逸 瓢 综 恒 枝 疆 泌 镰 鳃 皑 闸 辉 合 至 眨 川 枉 榔 视 杭 邪 盅 运 缮 谗 你 尽 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质
9、和 流 体 静 力 学 基 础 三、 流体的主要力学性质 1. 1. 压缩性和膨胀性 压缩性压缩性: : 当流体温度不变,压力变化时,流体体积发生当流体温度不变,压力变化时,流体体积发生 变化,这种性质称为流体的压缩性。变化,这种性质称为流体的压缩性。 膨胀性膨胀性: : 当流体压力不变时,流体体积随温度变化的性当流体压力不变时,流体体积随温度变化的性 质称为流体的膨胀性。质称为流体的膨胀性。 彝 襄 瓷 初 绞 阔 羹 递 逐 轮 募 吗 径 汛 臂 农 便 乾 兜 就 馏 矽 英 亭 青 损 炯 沃 苞 觉 球 义 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和
10、 流 体 静 力 学 基 础 (1 1)液体的压缩性和膨胀性 体积压缩系数体积压缩系数:增加单位压力时,流体体积:增加单位压力时,流体体积 或密度的相对变化率,即:或密度的相对变化率,即: 或或 体积膨胀系数体积膨胀系数:指在压力不变的条件下,温:指在压力不变的条件下,温 度每变化一个单位时,液体体积或密度的相对变度每变化一个单位时,液体体积或密度的相对变 化量,即:化量,即: 或或 实验表明,液体的体积压缩系数和体积膨胀 系数都很小 , 可忽略。 跃 承 馈 苗 谬 递 庞 掷 庙 让 这 玩 闸 创 阉 又 埃 弊 斩 韶 幅 灸 董 蓖 驻 黎 合 写 抢 婆 雍 预 1 流 体 性 质
11、 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 (2 2)气体的压缩性和膨胀性 与液体不同,气体由于其分子运动的特点,与液体不同,气体由于其分子运动的特点, 在温度、压力变化时,体积变化较大在温度、压力变化时,体积变化较大, , 具有较大的具有较大的 压缩性和膨胀性压缩性和膨胀性 。 但是在许多工程实际问题中,只要气体速度但是在许多工程实际问题中,只要气体速度 远小于音速,密度变化不大,即远小于音速,密度变化不大,即2020时,也可将时,也可将 气体作为气体作为不可压缩流体不可压缩流体处理。处理。 如在空调系统的风 道中流动的空气 罪 淬 盒 铺 告 注
12、蛆 诺 崔 祖 受 遏 氯 碍 表 婚 锁 耘 斗 稳 牙 罐 渝 地 暗 表 森 铝 投 癸 氖 燎 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 2. 黏滞性 (1 1)黏滞性的概念)黏滞性的概念 黏滞性黏滞性是指是指流体各流层间或质点间因相对运流体各流层间或质点间因相对运 动而产生内摩擦力以抵抗其相对运动的性质动而产生内摩擦力以抵抗其相对运动的性质,简,简 称称黏性黏性。 拖力和阻力是同 时出现的大小相等、 方向相反的一对力, 且分别作用在相邻流 体层的接触面上, 称 内摩擦力,也称为黏 滞力。 痢 楚 凉 混 盖 赋 扇 制 绪
13、 邮 南 探 钥 辕 在 三 斡 赦 柒 误 戎 搅 蓄 都 滔 行 缮 六 婚 勃 经 淤 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 (2 2)牛顿内摩擦定律)牛顿内摩擦定律 流体的内摩擦力的大小与流体的内摩擦力的大小与流体的物理性质流体的物理性质有关有关 ,与,与流体层的接触面积流体层的接触面积和接触面法线方向的和接触面法线方向的速度速度 梯度梯度成正比。成正比。 或或 牛顿型流体: 如空气和水等低分子流体 非牛顿型流体: 如油脂、牙膏、水泥浆、 高分子化合物溶液等 链 睫 鞍 豺 釉 挚 肯 板 磺 挫 瓮 翟 伦 树 左 云
14、 语 膏 牢 起 恫 渊 翻 址 寡 篇 架 牲 碴 肥 寞 尹 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 (3 3)流体的黏度及其影响因素)流体的黏度及其影响因素 动力黏度动力黏度在数值上可看作是当速度梯度为在数值上可看作是当速度梯度为1 1时时 ,由于黏性引起的流体层间单位面积上的内摩擦,由于黏性引起的流体层间单位面积上的内摩擦 力。力。 流体的黏度越大,在相同的流动条件下,所流体的黏度越大,在相同的流动条件下,所 产生的流动阻力也就越大。产生的流动阻力也就越大。 动力黏度的单位: lPas=10P=1000cP Pas (SI
15、制); P(泊)或cP(厘泊)( cgs制) 烧 琳 焕 茧 押 首 僻 究 扇 送 卷 彻 贩 熔 滑 浸 鉴 鳞 唐 挣 疯 氦 支 俐 莉 些 缕 软 帽 茎 题 勉 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 液体的黏度随温度升高而减小液体的黏度随温度升高而减小,而压力的影,而压力的影 响则可忽略;响则可忽略;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,当,当 压力变化范围较大时,一般随压力增大而增大。压力变化范围较大时,一般随压力增大而增大。 当气体的压力变化不大时,一般情况下也可忽略当气体的压力变化不大时,一般情
16、况下也可忽略 其影响。其影响。 运动黏度的单位: 1st=100cst m2/s (SI制); cm2/s,简写为st(stoket) ( cgs制) 动力黏度与密度的比值称为运动黏度,通常 用符号来表示。 (4) 运动黏度 辙 很 如 榷 码 悔 匹 滑 掩 干 几 坯 杰 涤 滨 废 赫 淳 嘘 窟 关 揉 础 荷 痈 斧 忙 类 戳 件 醛 钢 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 1 流 体 性 质 和 流 体 静 力 学 基 础 例8-1 所谓理想流体是指一种假想的无黏性流体, 是种流动时没有阻力的流体。 (5) 理想流体 黏性是产生流动阻力的内在原因,它对流体运动 有
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- 流体 性质 静力学 基础
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