文档介绍：《流体力学》多媒体课件
制作人王永芬
第一章绪论
学习要求:
1、了解流体的主要物理力学性质,理解易流动特性和粘滞性,掌握牛顿内摩擦定律。
2、理解质量力和表面力,掌握其表示方法。
3、理解连续介质(质点的概念)、粘性流体、理想流体、不可压缩流体、可压缩流体。
4、知道流体的研究方法。
1-1 流体力学的任务及研究对象
液体与气体统称为流体。
本书研究以水为代表的流体的宏观运动和平衡规律及其应用。
1-2 连续介质假定(宏观上)
假定流体所占据的空间完全由流体质点所充满而没有任何空隙,流体质点在时间过程中作连续运动。
1-2 流体的主要物理力学性质
量纲—物理量的种类。如:长度、时间、质量等。
一、易流动性
单位—量度物理量的基准。
量纲分为基本量纲和导出量纲
流体在静止时不能承受切应力和不能抵抗剪切变形的性质称为流体的易流动性。
二、惯性(质量和密度)
惯性—物体保持原有运动状态的特性。
惯性的大小以质量来度量。
密度—单位体积流体所具有的质量,用符号ρ表示。
密度的国际单位为:kg/m3。
物体中所含物质数量,称为质量。
对于液体,一般情况下,压强和温度对ρ的影响极小。
惯性力—由流体惯性引起的对外界抵抗的反作用力。
F = -Ma
通常取水的密度为:1000kg/m3。
三、重力特性(重量和容重)
容重—单位体积液体所具有的重量,用符号γ表示。
容重的国际单位为:N/m3或kN/m3。
G = Mg
液体受地球引力的性质,称为重力特性。
式中:g —重力加速度,一般取 g = m/s2。
γ= ρg
水的容重为:×103N/m3或。
四、粘滞性
运动的流体具有一定的阻抗剪切变形的能力,这种特性称为液体的粘性和粘滞性。
由于流体中存在粘滞性,运动流体需要克服内摩擦力作功,因此它是流体在流动中产生能量损失的主要原因。
静止时,流体没有抵抗剪切变形的能力,即流体具有易流动性。
粘性对流体运动的影响:
y
y
u
u + du
dy
u
u + du
τ
F
粘滞力:
式中:τ—单位面积上的内摩擦力,称为内摩擦切应力
μ—动力粘滞系数,单位为:帕斯卡·秒
—流速梯度,即流速沿y方向的变化率
牛顿内摩擦定律
令:
称为运动粘滞系数
五、压缩性和膨胀性
压缩性—流体受压、体积缩小、密度增大的性质。
解除外力后又能恢复原状的特性,称为弹性。
液体的压缩性和弹性,常用压缩系数β和弹性系数 K来度量。
式中:p —外加压强
β—压缩系数(m2/s)
K —弹性系数(Pa)
β越大,液体越易压缩。
膨胀性—流体受热、体积膨胀、密度减小的性质。
六、表面张力特性
沿液体自由表面,液体分子引力所产生张力,称为表面张力。
液体在表面张力作用下具有尽量缩小其表面的趋势。
表面张力的大小,用表面张力系数σ度量。
单位长度的表面张力,称为表面张力系数,单位为:N/m。
表面张力系数σ随液体种类和温度而变化。
表面张力是液体的特有性质。
毛细管现象:教材P7