流体力学ppt课件
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《流体力学入门》课件
03
气体压力计利用弹性元 件的变形来测量压力， 适用于测量较低的压力 。
04
流体静压力的计算需要 考虑流体的密度、重力 加速度和作用面积等因 素。
03
流体动力学基础
流体动力学基本概念
01
流体
流体是气体和液体的总称，具有流 动性和不可压缩性。
流线
流线是表示流体运动方向的几何线 条。
03
02
流场
流场是流体运动所占据的空间区域 。
伯努利方程
伯努利方程描述了流体在 封闭管道中流动时，流体 的压力、速度和高度之间 的关系。
连续性方程
连续性方程描述了流体在 流动过程中质量守恒的规 律。
流体流动的阻力与损失
摩擦阻力
摩擦阻力是由于流体与管 壁之间的摩擦而产生的阻 力，通常用达西-韦伯定律 来描述。
局部损失
局部损失是由于流体在管 道中流动时，由于管道形 状、方向变化等原因而产 生的能量损失。
《流体力学入门》 ppt课件
xx年xx月xx日
• 流体力学简介 • 流体静力学基础 • 流体动力学基础 • 流体流动现象与规律 • 流体力学在工程中的应用
目录
01
流体力学简介
流体的定义与特性
总结词
流体的定义与特性是流体力学研究的基础。
详细描述
流体是指在任何微小剪切力作用下都能发生连续变形的物体，具有粘性、压缩性和流动性等特性。
流体动力学还用于解决一些工程问题，例如管 道流动的阻力和传热问题，以及流体动力学的 振动和稳定性问题等。
流体动力学在航空航天、交通运输、能源等领 域也有着重要的应用，例如飞机和汽车的设计 、发动机的工作原理等。
流体流动现象与规律在工程中的应用
流体力学课件(全)
X 1 p 0 x
Y 1 p 0 y
欧拉平衡方程
Z 1 p 0 z
p p( , T )
t
1 V V T p
1 V V p T
p p(V , T )
1 t T p
p
p
1 p T
V
p y = pn pz = pn
px = p y = pz = pn = p
28/34
第二章
流体静力学
§1 静压强及其特性 §2 流体静力学平衡方程 §3 压力测量 §4 作用在平面上的静压力 §5 作用在曲面上的静压力 §6 物体在流体中的潜浮原理
29/34
§2流体静力学平衡方程
通过分析静止流体中流体微团的受力，可以建立 起平衡微分方程式，然后通过积分便可得到各种不同 情况下流体静压力的分布规律。 why 因此，首先要建立起流体平衡微分方程式。 现在讨论在平衡状态下作用在流体上的力应满足 的关系，建立平衡条件下的流体平衡微分方程式。
《流体力学》
汪志明教授
5/24
第一章 流体的流动性质
§1 流体力学的基本概念
§2 流体的连续介质假设 §3 状态方程 §4 传导系数 §5 表面张力与毛细现象
《流体力学》
汪志明教授
6/24
§2 流体的连续介质假设
虽然流体的真实结构是由分子构成，分子间有一定的孔隙，但流 体力学研究的并不是个别分子微观的运动，而是研究大量分子组成的 宏观流体在外力的作用下所引起的机械运动。 因此在流体力学中引入连续介质假设：即认为流体质点是微观上 充分大，宏观上充分小的流体微团，它完全充满所占空间，没有孔隙 存在。这就摆脱了复杂的分子运动，而着眼于宏观机械运动。
Y 1 p 0 y
欧拉平衡方程
Z 1 p 0 z
p p( , T )
t
1 V V T p
1 V V p T
p p(V , T )
1 t T p
p
p
1 p T
V
p y = pn pz = pn
px = p y = pz = pn = p
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第二章
流体静力学
§1 静压强及其特性 §2 流体静力学平衡方程 §3 压力测量 §4 作用在平面上的静压力 §5 作用在曲面上的静压力 §6 物体在流体中的潜浮原理
29/34
§2流体静力学平衡方程
通过分析静止流体中流体微团的受力，可以建立 起平衡微分方程式，然后通过积分便可得到各种不同 情况下流体静压力的分布规律。 why 因此，首先要建立起流体平衡微分方程式。 现在讨论在平衡状态下作用在流体上的力应满足 的关系，建立平衡条件下的流体平衡微分方程式。
《流体力学》
汪志明教授
5/24
第一章 流体的流动性质
§1 流体力学的基本概念
§2 流体的连续介质假设 §3 状态方程 §4 传导系数 §5 表面张力与毛细现象
《流体力学》
汪志明教授
6/24
§2 流体的连续介质假设
虽然流体的真实结构是由分子构成，分子间有一定的孔隙，但流 体力学研究的并不是个别分子微观的运动，而是研究大量分子组成的 宏观流体在外力的作用下所引起的机械运动。 因此在流体力学中引入连续介质假设：即认为流体质点是微观上 充分大，宏观上充分小的流体微团，它完全充满所占空间，没有孔隙 存在。这就摆脱了复杂的分子运动，而着眼于宏观机械运动。
流体力学ppt
概念引入： 概念引入：
位置水头 ：z 压强水头 ：p/γ 测压管水头 ：z+p/γ=C 同一容器内静止液体中， 同一容器内静止液体中， 测压管水头均相等。 测压管水头均相等。
三、压强的表示方法和度量单位
1、表示方法
（1）绝对压强Pj：以绝对真空为零点。 绝对压强P 以绝对真空为零点。 相对压强P 以大气压P 为零点。 （2）相对压强P： 以大气压Pa为零点。 工程中，通常采用相对压强， 可正可负。 工程中，通常采用相对压强，P可正可负。 绝对压强与相对压强的关系： 绝对压强与相对压强的关系：P=Pj–Pa P 为正值时： 称为正压（表压， P为正值时：Pj>Pa，称为正压（表压，即压力表 读数）。 读数）。 为负值时： 称为负压（ P为负值时：Pj<Pa，称为负压（负压的绝对值称 真空度，即真空表读数）。 真空度，即真空表读数）。 真空度（只能是正值） 真空度（只能是正值）：Pk=Pa-Pj=-P
§1－1 流体的主要力学性质 －
一、惯性
定义：惯性是物体维持原有运动状态的性质。 定义：惯性是物体维持原有运动状态的性质。 质量：表征惯性的物理量。 质量：表征惯性的物理量。 流体的质量：常以密度来反映。 流体的质量：常以密度来反映。 密度：对于均质流体， 密度：对于均质流体，单位体积的质量称为密度 ρ = m /V ，即： 重度：对于均质流体， 重度：对于均质流体，单位体积的流体所受的重 力称为流体的重力密度，简称重度。 力称为流体的重力密度，简称重度。 即：
h= p
γ
一标准大气压： 一标准大气压： 三种压强换算关系： 三种压强换算关系： 压强换算关系
101325 N / m 2 h= = 10.33m 3 9807 N / m
流体力学基础讲解PPT课件
措施。
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。 在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都 随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在 湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变 化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气 中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中 的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了 解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同 时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污 染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的 动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关 注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有 关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括 机械噪声和流体动力噪声。机械噪声 主要由机械振动和摩擦引起，而流体 动力噪声主要由湍流和流体动力振动 引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究 者们提出了各种噪声控制方法，如改 变管道结构、添加消音器和改变流体 动力特性等。这些方法可以有效降低 流体流动产生的噪声。
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。 在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都 随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在 湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变 化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气 中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中 的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了 解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同 时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污 染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的 动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关 注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有 关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括 机械噪声和流体动力噪声。机械噪声 主要由机械振动和摩擦引起，而流体 动力噪声主要由湍流和流体动力振动 引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究 者们提出了各种噪声控制方法，如改 变管道结构、添加消音器和改变流体 动力特性等。这些方法可以有效降低 流体流动产生的噪声。
流体力学(共64张PPT)
1) 柏努利方程式说明理想流体在管内做稳定流动，没有
外功参加时，任意截面上单位质量流体的总机械能即动能、
位能、静压能之和为一常数，用E表示。
即：1kg理想流体在各截面上的总机械能相等，但各种形式的机
械能却不一定相等，可以相互转换。
2) 对于实际流体，在管路内流动时，应满足：上游截面处的总机械能大于下游截面
p g 1z12 u 1 g 2W g ep g 2z22 u g 2 2g hf
JJ
kgm/s2
m N
流体输送机械对每牛顿流体所做的功
令
HeW ge,
Hf ghf
p g 1z12 u 1 g 2H ep g 2z22 ug 2 2 H f
静压头
位压头
动压头 泵的扬程（ 有效压头） 总压头
处的总机械能。
22
3)g式中z各、项 的2u 2物、理 意p 义处于g 某Z 个1 截u 2 1 面2上的p 1流 W 体e本 身g Z 所2具u 有2 22 的 能p 量2 ; hf
We和Σhf： 流体流动过程中所获得或消耗的能量〔能量损失〕;
We：输送设备对单位质量流体所做的有效功;
Ne：单位时间输送设备对流体所做的有效功，即有效功率;
u2 2
u22 2
u12 2
p v p 2 v 2 p 1 v 1
Ug Z 2 u2 pQ eW e
——稳定流动过程的总能量衡算式 18
UgZ 2 u2pQ eW e
2、流动系统的机械能衡算式——柏努利方程
1) 流动系统的机械能衡算式〔消去△U和Qe 〕
UQ'e vv12pdv热力学第一定律
26
五、柏努利方程应用
三种衡算基准
流体力学ppt课件-流体动力学
g
g
2g
水头
，
z
p
g
v2
2g
总水头， hw 水头损失
第二节 热力学第一定律——能量方程
水头线的绘制
总水头线
hw
对于理想流体，总水
1
v12 2g
2
v22 2g
头线是沿程不变的，
测压管水头线
p2
为一水平直线，对于
g
实际流体，总水头沿 程降低，但测压管水
p1 g
头线沿程有可能降低、
z2
不变或者升高。
z1
v2 A2 e2
u22 2
gz2
p2
v1A1 e1
u12 2
gz1
p1
微元流管即为流线，如果不 可压缩理想流体与外界无热 交换，热力学能为常数，则
u2 gz p 常数
2
这个方程是伯努利于1738年首先提出来的，命名为伯努利 方程。伯努利方程的物理意义是沿流线机械能守恒。
第二节 热力学第一定律——能量方程
皮托在1773年用一根弯成直角的玻璃管，测量了法国塞纳河 的流速。原理如图所示，在液体管道某截面装一个测压管和 一个两端开口弯成直角的玻璃管（皮托管），皮托管一端正 对来流，一端垂直向上，此时皮托管内液柱比测压管内液柱 高h，这是因为流体流到皮托管入口A点受到阻滞，速度降为 零，流体的动能变化为压强势能，形成驻点A，A处的压强称 为总压，与A位于同一流线且在A上游的B点未受测压管的影 响，其压强与A点测压管测得的压强相等，称为静压。
第四章 流体动力学
基本内容
• 雷诺输运公式 • 能量方程 • 动量方程 • 流体力学方程应用
第一节 雷诺输运方程
• 前面解决了流体运动的表示方法,但要在流 体上应用物理定律还有困难.
第三章流体力学ppt课件
式中z——A点单位重量液体的位能。 又称为位置水头、静力头。
结论：静止液体有压力能和位能，总和不变！ ——（能量守恒）
School of Mechanical Engineering
北华大学机械工程学院
ห้องสมุดไป่ตู้ 液压传动
第三章 流体力学
三、压力的表示方法
●绝对压力：包含大气压力。
以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力。
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液压传动
第三章 流体力学
2、静压力基本方程式的物理意义
如图所示，液面压力为p0。选择 一基准水平面(OX)，距液面深度为 h处A点的压力p， 即 p=p0+ρ gh=p0+ρ g(z0-z) 整理得 P/ρg+z=p0/ρg+z0=常数
北华大学机械工程学院
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液压传动
第三章 流体力学
帕斯卡原理应用实例——推力和负载间关系 液压缸截面积为A1、A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连 通，构成一个密闭容器，按帕斯卡原理，缸内压力到处相等， p1=p2，于是F2＝F1 . A2/A1，如果垂直液缸活塞上没负载， 则在略去活塞重量及其它阻力时，不论怎样推动水平液压缸 活塞，不能在液体中形成压力。
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液压传动
第三章 流体力学
四、帕斯卡原理
由方程式 p=p0+ρ gh
可知：液体中任何一点的压力都包含有液面压力p0， 或者说液体表面的压力p0等值的传递到液体内所有 的地方。这称为帕斯卡原理或静压传递原理。 通常在液压系统的中，由外力所产生的压力p0要比 液体自重所产生的压力大许多倍。即对于液压传动来 说，一般不考虑液体位置高度对于压力的影响——
流体力学课件 ppt
流体阻力计算
利用流体动力学方程，可以计算 流体在管道中流动时的阻力，为 管道设计提供依据。
管道优化设计
通过分析流体动力学方程，可以 对管道设计进行优化，提高流体 输送效率，减少能量损失。
流体动力学方程在流体机械中的应用
泵和压缩机性能分析
流体动力学方程用于分析泵和压缩机的性能 ，预测其流量、扬程、功率等参数，为机械 设计和优化提供依据。
适用于不可压缩的流体。
方程意义
描述了流体压强与密度、重力加速度和深度之间的 关系。
Part
03
流体动力学基础
流体运动的基本概念
01
02
03
流体
流体是气体和液体的总称 ，具有流动性和不可压缩 性。
流场
流场是指流体在其中运动 的区域，可以用空间坐标 和时间描述。
流线
流线是表示流体运动方向 的曲线，在同一时间内， 流线上各点的速度矢量相 等。
能量损失的形式
流体流动的能量损失可以分为沿程损失和局部损失两种形式。沿程损失是指流体在流动过程中克服摩擦阻力而损 失的能量，局部损失是指流体在通过管道或槽道的局部障碍物时损失的能量。
Part
05
流体动力学方程的应用
流体动力学方程在管道流动中的应用
稳态流动和非稳态
流动
流体动力学方程在管道流动中可 用于描述稳态流动和非稳态流动 ，包括流速、压力、密度等参数 的变化规律。
变化的流动。
流体动力学基本方程
1 2
质量守恒方程
表示流体质量随时间变化的规律，即质量守恒原 理。
动量守恒方程
表示流体动量随时间变化的规律，即牛顿第二定 律。
3
能量守恒方程
表示流体能量随时间变化的规律，即热力学第一 定律。
第一章 流体力学基础ppt课件(共105张PPT)
原
力〔垂直于作用面，记为 ii〕和两个切向 应力〔又称为剪应力，平行于作用面，记为
理
ij，i j），例如图中与z轴垂直的面上受
到的应力为 zz〔法向）、 zx和 zy〔切
电 向），它们的矢量和为：
子
课
件 τ zzix zjy zkz
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主题
西
1.1 概述
安
交 • 3 作用在流体上的力
大 化
子 课 件
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主题
西
1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交
大 思索：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数 R反
化 映了什么？
工 原
理 p1p2
p2
p1 z2
电 子
(0)gR(z2z1)g z1
课
R
件
A A’
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主题
西 1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交 大
•
2．压差计
化 • （2〕双液柱压差计
p1
p2
工•
原•
理
电•
子•
课
件
又称微差压差计适用于压差较小的场合。
z1
1
z1
密度接近但不互溶的两种指示
液1和2 ， 1略小于 2 ；
R
扩p 大1 室p 内2 径与2 U 管1 内g 径之R 比应大于10 。 2
图 1-8 双 液 柱 压 差 计
返回
安
交 大
•
1．压力计
化 • （2〕U形压力计
pa
工 • 设U形管中指示液液面高度差为RA，1 指• 示液
流体力学基本知识PPT课件
可编辑课件
6
一、流体静压强及其特性
表面压强为： p=△p/△ω (1-6)
点压强为： lim p=dp/dω ( Pa) 点压强就是静压强
可编辑课件
7
流体静压强的两个特征：
（1）流体静压强的方向必定沿着作用面的 内法线方向。
（2）任意点的流体静压强只有一个值，它 不因作用面方位的改变而改变。
（1）渐变流：流体运动中流线接近于平行线 的流动称为渐变流。
（2）急变流：流体运动中流线不能视为平行 直线的流动称为急变流。
可编辑课件
15
（五）元流、总流、过流断面、流量与断面 平均流速；
1.元流：流体运动时，在流体中取一微小面
积dω，并在dω面积上各点引出流线并形成
了一股流束称为元流。在元流内的流体不 会流到元流外面；在元流外面的流体亦不
热胀性：流体温度升高体积膨胀的性质。
液体的热胀性很小，在计算中可不考虑（热水循环系 统除外）；
气体的热胀性不能忽略。
建筑设备工程中的水、气流体，可以认为是易于流动、
具有粘滞性、不可压缩的流体。
可编辑课件
5
第二节 流体静压强及其分布规律
流体静止是运动中的一种特殊状态。 由于流体静止时不显示其黏滞性，不存在 切向应力，同时认为流体也不能承受拉力， 不存在由于粘滞性所产生运动的力学性质。 因此，流体静力学的中心问题是研究流体 静压强的分布规律。
直（图中未绘出），在轴向投影为零。此铅直圆柱 体处于静止状态，故其轴向力平衡为：
pΔ Δ γh Δ p0Δ ω ω 0
化简后得：
p=p0 +γh
(1-8)
式中 p——静止液体中任意点的压强，kN/m2或kPa；
p0——表面压强，kN/m2或kPa；
《流体力学》课件
流体力学的应用领域
总结词
流体力学的应用领域与实例
详细描述
流体力学在日常生活、工程技术和科学研究中有广学、石油和天然气工业中的流体输送等。
流体力学的发展历程
总结词
流体力学的发展历程与重要事件
详细描述
流体力学的发展经历了多个阶段，从 早期的水力学研究到近代的流体动力 学和计算流体力学的兴起。历史上， 牛顿、伯努利等科学家对流体力学的 发展做出了重要贡献。
损失计算
根据流体流动的阻力和能量损失，计算流体流动的总损失。
流体流动阻力和能量损失的减小措施
优化管道设计
采用流线型设计，减少流体与 管壁的摩擦。
合理配置局部障碍物
减少不必要的弯头、阀门等， 或优化其设计以减小局部阻力 。
选择合适的管材
选用内壁光滑、摩擦系数小的 管材。
提高流体流速
适当提高流体的流速，可以减 小沿程损失和局部损失。
流体动力学基本方程
连续性方程
表示质量守恒的方程，即单位时间内流出的质量等于单位 时间内流入的质量。
01
动量方程
表示动量守恒的方程，即单位时间内流 出的动量等于单位时间内流入的动量。
02
03
能量方程
表示能量守恒的方程，即单位时间内 流出的能量等于单位时间内流入的能 量。
流体动力学应用实例
航空航天
飞机、火箭、卫星等的设计与制造需要应用 流体动力学知识。
流动方程
描述非牛顿流体的流动规律，包括连续性方程 、动量方程等。
热力学方程
描述非牛顿流体在流动过程中的热力学状态变化。
非牛顿流体的应用实例
食品工业
01
非牛顿流体在食品工业中广泛应用于番茄酱、巧克力、奶昔等
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流体力学
2020/7/21
第一讲 绪论
提问:
▪ 问题1:日常生活中，当我们开自来水时，自 来水管为什么会啸叫？冲水马桶的工作原理?
▪ 问题2:给你一根很细小的吸管，你能把水吸 多高？你为什么只能吸10.03米高的水柱？用 什么方法可以让这个高度更高一点？
▪ 问题3:人血液循环的管路为什么不能有气泡？ 它对我们的工程实际有什么指导意义？
▪ 问题4:一杯很满的酒，加一点食盐进去，酒 会洒出来吗？
问题5:飞机为什么能飞？
▪ 飞机的升力
飞机为什么能飞？——各种飞机都是靠空 气动力克服自身重力实现升空的。
问题6:F1赛车取胜的关键是什么?
▪ 汽车的抓地力 汽车何以采用流线型设计？——减小空气
阻力的同时增大抓地力。
1920年汽车
流线型汽车
▪ 伯努利 :瑞士科学家，曾在俄国彼得堡科学院 任教，他在流体力学、气体动力学、微分方 程和概率论等方面都有重大贡献，是理论流 体力学的创始人。以《流体动力学》（1738） 一书著称于世,著名的有:伯努利定理和伯努利 公式.
▪ 雷诺:英国力学家、物理学家和工程师。在流 体力学中的突出贡献有:雷诺数
流体力学在矿业生产在的应用
水力旋流器
流体力学在矿业生产在的应用
矿浆的运输：自流运输 压力运输 混合运输
流体力学名人简介
▪ 大禹治水
▪ 阿基米德 :古希腊数学家、力学家，静力学 和流体静力学的奠基人, 主要著作《论浮 体》.
▪ 李冰:是我国科学治水的典范，伟大的水利 学家。主要杰作:都江堰
▪ 欧拉:瑞士数学家、力学家、天文学家、 物 理学家，变分法的奠基人，复变函数论的 先驱者，理论流体力学的创始人。著名的 有欧拉方程.
▪ 1891年，兰彻斯特（F.W.）提出速度环量产 生升力的概念，这为建立升力理论创造了条 件，他也是第一个提出有限翼展机翼理论的 人。
第三阶段：运用阶段。 进入20世纪以 后
▪ 流体力学的理论与实验研究除了在已经开始 的各个领域继续开展以外，在发展航空航天 事业方面取得了迅猛的发展。
问题7:船吸现象
问题8:西气东输需要什么关键技术
▪ 西气东输输气管线西起新疆塔里木轮南油田，经甘 肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏，最后 抵达上海。沿途将穿越戈壁沙漠、黄土高原，以及 吕梁山、太行山、太岳山，并跨越黄河、长江、淮 河等江河，全长4000多公里。预计工程总投资1500 亿元，输量最终达到200亿立方米／年。
问题10:什么流体比塑料更硬
▪ 并不是所有的流体都一直流动，在施加电场后，一 些流体会立刻发生从液态到固态的可逆转变。
11月号《自然—材料》刊登了pingsheng及合作者的 发现：纳米颗粒悬浮液在电场作用下变得像塑料一 样硬。这种胶状悬浮液的屈服应力随着电场作用稳 定增加，原因在于粒子在电场中极化并且呈纵向排 列，因此很难剪切。通常电流变流体的典型屈服应 力是5-10kPa，相当于豆腐的强度，但是这种流体 的强度却大大超过，在高电场下，它的屈服应力达 到130kPa，因而有可能应用到机械装置中。(《自 然—材料》文章介绍2003年11月出版)
▪ 西气东输要解决的关键问题是：管网设计、防腐、 安全、环保等，与流体力学紧密相关。
问题9:南水北调
▪ 南水北调总体规划推荐东线、中线和西线三 条调水线路。通过三条调水线路与长江、黄 河、淮河和海河四大江河的联系，构成以 “四横三纵”为主体的总体布局。
▪ 南水北调需要穿越隧道、黄河、倒吸虹、暗 渠、桥等，输水河道、泵站枢纽的设计、工 程布置等都要用到流体力学的知识。
问题11：流体力学在矿业生产中有哪 些应用？
采矿工程 安全工程 矿物加工工程 测绘工程 建筑设备与环境工程
▪ 虹吸现象
流体力学在生活中的应用
Hale Waihona Puke ▪ 水击现象▪ 自流现象 人往高处走，水往低处流？
采矿（采煤）生产过程中的最突出的 三大安全问题
顶板、瓦斯、水
图1-1液压千斤顶工作原理图 1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞4，7—单向阀5—吸油管6，10— 8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱
▪ 第一阶段：理论研究阶段。18世纪～19世纪 .
1738年，伯努利推导出了著名的伯努利方程， 欧拉于1755年建立了理想流体运动微分方程， 以后纳维(Nervier.-L.-M.-H.)和斯托克斯 (Stokes，G．G．)建立了黏性流体运动微分 方程。拉格朗日（Lagrange）、拉普拉斯 (Laplace)和高斯(Gosse)等人，将欧拉和伯努 利所开创的新兴的流体动力学推向完美的分 析高度。
液压千斤顶的工作原理
瓦斯：通风
水：排水
吸水高度
汽蚀现象
矿物加工工程 把有用矿物与其他矿物分开，以得到一
定质量的有用矿物的过程。
选矿方法：重选、磁电选、浮选、化学 选矿等
流体力学在矿业生产在的应用
纵观古今中外选矿的发展，流体力学所起 的作用很大。物料的分级，矿浆的，选矿 产品的脱水，选矿方法中的重选、浮选以 及一些新型的选矿设备中均涉及到流体力 学的问题。
流体力学的发展历史简介
▪ 早期流体力学属于经验运用阶段，比如18世 纪以前我国一些建筑工程师对流体力学的运 用，主要是人们在与大自然斗争中的经验总 结。例如，我国秦代李冰父子设计建造的四 川都江堰工程，隋代大运河，水车，汉代张 衡发明的水力浑天仪，古代铜壶滴漏计时等。
十八世纪后到今天，流体力学的大跨 步发展经历了四个阶段。
流体力学和流体机械的研究对象
▪ 流体力学是以流体（包括固体、液体和气体） 为研究对象，研究平衡和基本运动规律的科 学。主要研究流体在平衡和运动时的压力分 布、速度分布、与固体之间的相互作用以及 流动过程中的能量损失等。
▪ 流体机械是以输送流体的机械为研究对象， 主要研究泵、风机和空压机的结构、组成和 工作原理。
第一阶段的问题.
▪ 由于理论的假设与实际不尽相符或数学上的 求解困难，有很多疑难问题不能从理论上给 予解决。
第二阶段：试验研究阶段。 19世纪末 以来
▪ 1883年，雷诺(Reynolds，O.)用不同直径的 圆管进行实验，研究了黏性流体的流动，提 出了黏性流体存在层流和紊流两种流态，并 给出了流态的判别准则—雷诺数。
2020/7/21
第一讲 绪论
提问:
▪ 问题1:日常生活中，当我们开自来水时，自 来水管为什么会啸叫？冲水马桶的工作原理?
▪ 问题2:给你一根很细小的吸管，你能把水吸 多高？你为什么只能吸10.03米高的水柱？用 什么方法可以让这个高度更高一点？
▪ 问题3:人血液循环的管路为什么不能有气泡？ 它对我们的工程实际有什么指导意义？
▪ 问题4:一杯很满的酒，加一点食盐进去，酒 会洒出来吗？
问题5:飞机为什么能飞？
▪ 飞机的升力
飞机为什么能飞？——各种飞机都是靠空 气动力克服自身重力实现升空的。
问题6:F1赛车取胜的关键是什么?
▪ 汽车的抓地力 汽车何以采用流线型设计？——减小空气
阻力的同时增大抓地力。
1920年汽车
流线型汽车
▪ 伯努利 :瑞士科学家，曾在俄国彼得堡科学院 任教，他在流体力学、气体动力学、微分方 程和概率论等方面都有重大贡献，是理论流 体力学的创始人。以《流体动力学》（1738） 一书著称于世,著名的有:伯努利定理和伯努利 公式.
▪ 雷诺:英国力学家、物理学家和工程师。在流 体力学中的突出贡献有:雷诺数
流体力学在矿业生产在的应用
水力旋流器
流体力学在矿业生产在的应用
矿浆的运输：自流运输 压力运输 混合运输
流体力学名人简介
▪ 大禹治水
▪ 阿基米德 :古希腊数学家、力学家，静力学 和流体静力学的奠基人, 主要著作《论浮 体》.
▪ 李冰:是我国科学治水的典范，伟大的水利 学家。主要杰作:都江堰
▪ 欧拉:瑞士数学家、力学家、天文学家、 物 理学家，变分法的奠基人，复变函数论的 先驱者，理论流体力学的创始人。著名的 有欧拉方程.
▪ 1891年，兰彻斯特（F.W.）提出速度环量产 生升力的概念，这为建立升力理论创造了条 件，他也是第一个提出有限翼展机翼理论的 人。
第三阶段：运用阶段。 进入20世纪以 后
▪ 流体力学的理论与实验研究除了在已经开始 的各个领域继续开展以外，在发展航空航天 事业方面取得了迅猛的发展。
问题7:船吸现象
问题8:西气东输需要什么关键技术
▪ 西气东输输气管线西起新疆塔里木轮南油田，经甘 肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏，最后 抵达上海。沿途将穿越戈壁沙漠、黄土高原，以及 吕梁山、太行山、太岳山，并跨越黄河、长江、淮 河等江河，全长4000多公里。预计工程总投资1500 亿元，输量最终达到200亿立方米／年。
问题10:什么流体比塑料更硬
▪ 并不是所有的流体都一直流动，在施加电场后，一 些流体会立刻发生从液态到固态的可逆转变。
11月号《自然—材料》刊登了pingsheng及合作者的 发现：纳米颗粒悬浮液在电场作用下变得像塑料一 样硬。这种胶状悬浮液的屈服应力随着电场作用稳 定增加，原因在于粒子在电场中极化并且呈纵向排 列，因此很难剪切。通常电流变流体的典型屈服应 力是5-10kPa，相当于豆腐的强度，但是这种流体 的强度却大大超过，在高电场下，它的屈服应力达 到130kPa，因而有可能应用到机械装置中。(《自 然—材料》文章介绍2003年11月出版)
▪ 西气东输要解决的关键问题是：管网设计、防腐、 安全、环保等，与流体力学紧密相关。
问题9:南水北调
▪ 南水北调总体规划推荐东线、中线和西线三 条调水线路。通过三条调水线路与长江、黄 河、淮河和海河四大江河的联系，构成以 “四横三纵”为主体的总体布局。
▪ 南水北调需要穿越隧道、黄河、倒吸虹、暗 渠、桥等，输水河道、泵站枢纽的设计、工 程布置等都要用到流体力学的知识。
问题11：流体力学在矿业生产中有哪 些应用？
采矿工程 安全工程 矿物加工工程 测绘工程 建筑设备与环境工程
▪ 虹吸现象
流体力学在生活中的应用
Hale Waihona Puke ▪ 水击现象▪ 自流现象 人往高处走，水往低处流？
采矿（采煤）生产过程中的最突出的 三大安全问题
顶板、瓦斯、水
图1-1液压千斤顶工作原理图 1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞4，7—单向阀5—吸油管6，10— 8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱
▪ 第一阶段：理论研究阶段。18世纪～19世纪 .
1738年，伯努利推导出了著名的伯努利方程， 欧拉于1755年建立了理想流体运动微分方程， 以后纳维(Nervier.-L.-M.-H.)和斯托克斯 (Stokes，G．G．)建立了黏性流体运动微分 方程。拉格朗日（Lagrange）、拉普拉斯 (Laplace)和高斯(Gosse)等人，将欧拉和伯努 利所开创的新兴的流体动力学推向完美的分 析高度。
液压千斤顶的工作原理
瓦斯：通风
水：排水
吸水高度
汽蚀现象
矿物加工工程 把有用矿物与其他矿物分开，以得到一
定质量的有用矿物的过程。
选矿方法：重选、磁电选、浮选、化学 选矿等
流体力学在矿业生产在的应用
纵观古今中外选矿的发展，流体力学所起 的作用很大。物料的分级，矿浆的，选矿 产品的脱水，选矿方法中的重选、浮选以 及一些新型的选矿设备中均涉及到流体力 学的问题。
流体力学的发展历史简介
▪ 早期流体力学属于经验运用阶段，比如18世 纪以前我国一些建筑工程师对流体力学的运 用，主要是人们在与大自然斗争中的经验总 结。例如，我国秦代李冰父子设计建造的四 川都江堰工程，隋代大运河，水车，汉代张 衡发明的水力浑天仪，古代铜壶滴漏计时等。
十八世纪后到今天，流体力学的大跨 步发展经历了四个阶段。
流体力学和流体机械的研究对象
▪ 流体力学是以流体（包括固体、液体和气体） 为研究对象，研究平衡和基本运动规律的科 学。主要研究流体在平衡和运动时的压力分 布、速度分布、与固体之间的相互作用以及 流动过程中的能量损失等。
▪ 流体机械是以输送流体的机械为研究对象， 主要研究泵、风机和空压机的结构、组成和 工作原理。
第一阶段的问题.
▪ 由于理论的假设与实际不尽相符或数学上的 求解困难，有很多疑难问题不能从理论上给 予解决。
第二阶段：试验研究阶段。 19世纪末 以来
▪ 1883年，雷诺(Reynolds，O.)用不同直径的 圆管进行实验，研究了黏性流体的流动，提 出了黏性流体存在层流和紊流两种流态，并 给出了流态的判别准则—雷诺数。