文档介绍：基本概念:
流体:
具有流动性的液体或气体;
流体动力学:
研究流体的运动规律以及流体与其他物体之间相互作用的力学;
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理想流体的稳定流动
:
(内摩擦力),流体的这种性质称为粘滞性。
:
实际流体在外界压力作用下、其体积会发生变化,即具有可压缩性;
:
绝不可压缩、没有粘滞性的流体叫做理想流体;
一般情况下,密度不发生变化的气体或者液体、粘滞性小的流体均可看成理想流体.
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2. 定常流动:
流体质点经过空间各点的流速虽然可以不同,但如果空间每一点的流速不随时间而改变,这样的流动方式称为定常流动,也称为稳定流动
是一种理想化的流动方式。
:
1. 一般流动形式:
通常流体看做是由大量流体质点所组成的连续介质。
一般情况流体运动时,由于流体各部分可以有相对运动,各部分质点的流动速度是空间位置的函数,又是时间t的函数
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、流管
流线:为了形象地描述定常流动的流体
而引入的假想的直线或曲线
流线上任意点的切线方向就是流体质点流经该点的速度方向
稳定流动时,流线的形状和分布不随时间变化,且流线与流体质点的运动轨迹重合;
流线的疏密程度可定性地表示流体流速的大小;
流线不相交;
:流体内部,通过某一个截面的流线围成的管状空间;
流体质点不会任意穿出或进入流管;(与实际管道相似)
流体可视为由无数个稳定的流管组成,分析每个流管中流体的运动规律,是掌握流体整体运动规律的基础;
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1. 推导过程:
假设:
①.取一个截面积很小的细流管,垂直于流管的同一截面上的各点流速相同;
②.流体由左向右流动;
③.流体具有不可压缩性;
④.流体质点不可能穿入或者穿出流管;
⑤.在一个较短的时间t内,流进流管的流体质量等于流出流管的流体质量(质量守恒),即:
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2. 理想流体的连续性方程(连续性原理、流量方程):
流体在同一细流管中作稳定流动时,通过任一截面S的体积流量保持不变。
推广,对于不可压缩的实际流体,任意流管、真实导流管、流体管道都满足连续性原理。
如果同一截面上流速相同,不可压缩的流体在流管中做稳定流动时流体的流速与流管的截面积S成反比,即截面大处流速小,狭窄处流速大。
体积流量:表示单位时间内流过任意截面S的流体体积,称为体积流量,简称流量,用QV表示,单位为m3/s.
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伯努利方程
伯努利方程:理想流体在重力场中作稳定流动时,能量守衡定律在流动液体中的表现形式。
伯努利方程是瑞士物理学家伯努利提出来的,是理想流体作稳定流动时的基本方程,对于确定流体内部各处的压力和流速有很大的实际意义、在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。
伯努利个人简介:(Daniel Bernouli,1700~1782)瑞士物理学家、数学家、医学家。他是伯努利这个数学家族(4代10人)中最杰出的代表,16岁时就在巴塞尔大学攻读哲学与逻辑,后获得哲学硕士学位,17~20岁又学习医学,并于1721年获医学硕士学位,成为外科名医并担任过解剖学教授。但在父兄熏陶下最后仍转到数理科学。伯努利成功的领域很广,除流体动力学这一主要领域外,还有天文测量、引力、行星的不规则轨道、磁学、海洋、潮汐等等。
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一. 伯努利方程的推导:
稳定流动的理想流体中,忽略流体的粘滞性,任意细流管中的液体满足能量守恒和功能原理!
设:流体密度,细流管中分析一段流体a1 a2 :
a1处:S1,1,h1, p1
a2处:S2,2,h2, p2
经过微小时间t后,流体a1 a2 移到了b1 b2, 从整体效果看,相当于
将流体 a1 b1 移到了a2 b2, 设a1 b1段流体的质量为m,则:
机械能的增量:
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