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流体力学

流体力学. 流体力学 74+6( 实验 ) 流体力学 泵与风机 蔡增基主编 中国建筑工业出版社 , 2002 年 1 月. 第一章 ---- 导论. §1-1 流体力学的研究任务和研究方法 §1-2 连续介质假说 §1-3 流体的密度 §1-4 流体的粘性 §1-5 表面张 力. 流体 : 易于流动的物体 流体力学 : 宏观的机械性质 ; 外力作用 下平衡及运动规律 易流动性 : 不能抵抗无论多么小的拉力和剪切力. 研究方法 理论分析 实验研究 数值计算.

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Presentation Transcript

  1. 流体力学 流体力学 74+6(实验) 流体力学 泵与风机 蔡增基主编 中国建筑工业出版社, 2002年1月

  2. 第一章----导论 • §1-1 流体力学的研究任务和研究方法 • §1-2 连续介质假说 • §1-3 流体的密度 • §1-4 流体的粘性 • §1-5 表面张力

  3. 流体: 易于流动的物体 流体力学: 宏观的机械性质; 外力作用 下平衡及运动规律 易流动性: 不能抵抗无论多么小的拉力和剪切力 研究方法 理论分析 实验研究 数值计算

  4. 第一时期----17世纪中叶以前 特点 阿基米德浮力定律 漏壶计时 水轮机, 皮老虎 流体力学学科发展简介

  5. 第二时期----17世纪末叶至19世纪末叶 特点 1678年牛顿实验 1738年伯努力方程 1752年达朗伯佯谬 1775年欧拉运动方程 1781年复位势理论

  6. 第二时期----17世纪末叶至19世纪末叶 • 1823-1845年Novier--Stokes方程 • 1840年泊萧叶流动 • 1845年亥姆霍兹定理 • 1883年雷诺的发现 • 1891年速度环量概念

  7. 第三时期----20世纪初叶至20世纪中叶 特点 1902年库塔定理 1904年边界层理论 1910-1945年机翼理论与实验的极大发展

  8. 第三时期----20世纪初叶至20世纪中叶 • 1912年卡门涡街 • 1921年动量积分关系式 • 1932年热线流速计 • 1947年电子计算机 • 1954年湍流特性的出色测量

  9. 第四时期----20世纪中叶以后 特点 前沿--湍流,流动稳定性,涡旋和非定常流 交叉学科和新分支: 工业流体力学;气体力学;环境流体力学 稀薄气体力学;电磁流体力学;微机电系统 宇宙气体力学;液体动力学;微尺度流动与传热 地球流体力学;非牛顿流体力学 生物流体力学;多相流体力学 物理--化学流体力学;渗流力学和流体机械等

  10. 生产与生活的需要—发展的动力 • 17世纪中叶以后的三百五十年中—惊人的发展 • 实验的作用及其特殊意义 • 研究的前沿—仍需努力 • 我国学者对流体力学发展的贡献 几点结论

  11. D 卡门涡街 美国著名的塔科马海峡大桥1940年11月7号在八级大风中崩塌,是卡门涡街造成巨大破坏的例子.

  12. 侧风 顺 风 侧逆风

  13. “阻力危机” 应用:有‘麻点’的高尔夫球比光滑的阻力小

  14. 连续介质假说 天衣无缝 流体质点 连续函数 连续介质力学

  15. 1mm3 体积 水: 3.31019个分子 空气: 2.7 1016个分子 10-10mm3体积 (相当于一粒灰尘体积)空气: 2.7 106个分子 失效情况: 稀薄气体 激波(厚度与气体分子平均自由程同量级)

  16. z   ·P y  0 * x

  17. z   ·P y  0 * x 流体的密度 体积压缩系数 dm=d( v)=0 -dv/v = d/ 体积膨涨系数 aT = (dv/v)/dT= -(d/)/dT 弹性模量 E = 1/k

  18. Y U F u+du dy u H 0 X 牛顿流体粘性实验 =µdu/dy F=µAU/H

  19. a A B b dy d C D 即du/dy是流体微团的角变形速 率, 也称为剪切应变率  称动力粘性系数, 单位为 N.s/m2  为运动粘性系数, 单位为 m2/s 流体的粘性随温度的变化: 对液体与气体因机理不同 变化趋势是不同的

  20. 气体 P0 P     R 液体 表面张力和接触角 表面张力: -----单位长度所受拉力 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 水与玻璃的  = 80—90水银的  = 1380

  21. h 毛细现象 水在玻璃管中上升高度 h=29.8/d(mm) 水银在玻璃管中下降高度 h=10.5/d(mm) 内聚力: 液体分子间吸引力 附着力: 液体与固体分子间吸引力

  22. 思考题 • (1)空气的体积弹性模数E • (a). P (b). T • (c).  (d). RT (a)

  23. 思考题 • (2) ---------是非牛顿流体 • (a). 水 (b).空气 • (c).血液 (d).沥青 ( C) (D)

  24. 思考题 • (3) 流体的粘性与流体的------无关 • (a). 分子内聚力 (b).分子动量交换 • (c). 温度 (d). 速度梯度 (D)

  25. 思考题 • (4)温度升高时表面张力系数是-------- • (A)增大 • (B)减小 • ( C)不变 (B)

  26. 思考题 • (5)毛细液柱高度h与-----成反比 • (A) 表面张力系数 • (B) 接触角 • ( C) 管径 • (D) 粘性系数 ( C)

  27. 思考题 • (6) 液滴内压强p与大气压强p0之差 • ( p - p0) -------- 0 • (a). >0 (b).=0 (c).<0 (A)

  28. 思考题 • (7) 接触角=? 时,流体不湿润固体 • (a) 120o (b) 20o • (c) 10o (d) 0o (A)

  29. 作业 : 1---9 1---10 预习 第二章 流体静力学 §2-1静止流体的应力特征 §2-2流体静止的微分方程 §2-3静止流体的压强分布

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