《医用物理学》教学课件：2-流体的运动
合集下载
第二章流体的运动2精品PPT课件
速v和管截面积s成反比 sv;sv
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/10/10
12
b、连续性方程的适用条件：不可压缩；稳定流动。
c、sv=恒量， sv为体积流量（守恒）；若管中为同
一密度为ρ的流体，则有质量流量守恒，即：
sv恒量
2、连续性方程的应用：
血液流速
人体血液平均流动速度 与血管总的截面积的关系
人体的血压是计示压强不是绝对压强？其单位？
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/10/10
2
§2.1 理想流体的稳定流动
•理想液体的稳定流动 •液流连续原理
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/10/10
3
1、实际流体的性质： ①粘性（内摩擦）；②可压缩性；③流动性
2、实际问题中性质①②可以忽略，流动性占据主要 地位如：酒精和水的粘滞性非常小，且水增压至 1000P0其体积只减小5%
3、理想流体的性质：（为了将实际问题简单化，体 现出流体的主要特征而提出的理想模型）
①完全无粘滞性（内摩擦）；②绝对不可压缩；
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/10/10
4
4、一般流动： 流体中各点的流速各不相同且随时间改变
vv(x,y,z,t)
5、稳定流动（定常流动）： 流体中各点的流速不随时间改变
平均流速大；
（4）流线的形状与流体质点的运动轨迹相同。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2020/10/10
9
流管：流线围成的管状区域，流管内外流体不会 混流。小流管可代表整个流体的运动
上一内容 下一内容 回主目录
《医用物理学》教学课件：02第二章-流体的运动-3
铁红防锈漆成分1. 引言铁红防锈漆是一种常用于金属表面保护的涂料，具有防锈、耐腐蚀和美观的特性。
本文将详细介绍铁红防锈漆的成分，包括树脂、颜料、溶剂和添加剂等方面的内容。
2. 树脂树脂是铁红防锈漆的主要成分之一，它具有提供涂料强度和附着力的作用。
常见的树脂类型包括环氧树脂、酮醇树脂和醇酸树脂等。
这些树脂具有良好的耐化学性和耐候性，能够有效地保护金属表面免受腐蚀。
3. 颜料颜料是铁红防锈漆的重要组成部分，它不仅能够赋予涂料丰富的色彩，还能提供额外的保护效果。
常见的防锈颜料包括铁红、铬黄和铬绿等。
这些颜料具有良好的遮盖力和耐久性，能够有效地抵抗金属表面的腐蚀和氧化。
4. 溶剂溶剂在铁红防锈漆中起到稀释和溶解其他成分的作用。
常见的溶剂类型包括有机溶剂和水溶剂。
有机溶剂具有挥发性和良好的涂料流动性，而水溶剂则具有环境友好和安全的特点。
选择合适的溶剂可以提高涂料的涂覆性和干燥速度。
5. 添加剂添加剂是铁红防锈漆中的辅助成分，它们能够改善涂料的性能和应用特性。
常见的添加剂包括抗氧化剂、增稠剂和防结皮剂等。
抗氧化剂能够延缓涂料的老化和氧化，增稠剂可以改善涂料的流变性，防结皮剂则能够防止涂料表面形成薄膜。
6. 制备工艺铁红防锈漆的制备过程一般包括原料配制、混合、分散和研磨等步骤。
首先，根据涂料配方，将树脂、颜料、溶剂和添加剂等原料按照一定比例进行配制。
然后，将原料倒入混合设备中进行搅拌和混合，以确保各组分均匀分散。
接下来，通过分散设备将混合好的涂料进行进一步的分散，以获得细腻的颜料粒子。
最后，使用研磨设备对涂料进行研磨，以提高涂料的质量和光泽度。
7. 应用领域铁红防锈漆广泛应用于金属结构、汽车、船舶、家具和建筑等领域。
它能够有效地保护金属表面免受腐蚀和氧化的侵害，延长金属制品的使用寿命。
此外，铁红防锈漆还具有良好的装饰效果，能够提升产品的美观度和附加值。
8. 结论铁红防锈漆是一种具有防锈、耐腐蚀和美观特性的涂料。
医用物理学(第二章)PDF
24
二、湍流、雷诺数
3.层流和湍流的判别 Re<1000 Re>1500 Re：1000～1500
层流 湍流 湍流与层流均有可能
2011-9-22
25
三、粘性流体的伯努利方程
1. 连续性原理 S 1 v 1 = S 2 v 2
2. 伯努利方程
p1 +
1 2
ρ v12
+
ρ gh1
水银血压计：
z 开管水银压强计，充气带，打气球；
动脉收缩压： 动脉舒张压：
注意：
z 为间接测量方法；
z 所测得的血压为计示压强：p-p0
2011-9-22
35
2011-9-22
36
2011-9-22
37
第二章作业 P48-49： 2-4, 2-5, 2-6, 2-7,2-8,
2-9,2-15, 2-18
9 η(H)
f
z ESR与血浆密度与流动、 RBC密度、 RBC有效半径、 血液粘度、红细胞变形与聚集等因素有关。
2011-9-22
30
2-3 血液的流动
31
一、 血液循环的物理模型
血液循环系统： 体循环
z 左心室→主动脉→ 动脉→ 小 动脉 →毛细血管网→ 小静脉 → 静脉→腔静脉→ 右心房
2. 定常流动（steady flow） （1） 流线（stream line） a. 定义 b. 特点
（2） 定常流动：各点速度不 随时间而变，流线形状不随 时间而变。也称稳定流动。
3. 流管（flow tube）
2011-9-22
5
二、连续性原理
1. 流量（volume flux or flow rate） 单位时间流过截面的流体体积
二、湍流、雷诺数
3.层流和湍流的判别 Re<1000 Re>1500 Re：1000～1500
层流 湍流 湍流与层流均有可能
2011-9-22
25
三、粘性流体的伯努利方程
1. 连续性原理 S 1 v 1 = S 2 v 2
2. 伯努利方程
p1 +
1 2
ρ v12
+
ρ gh1
水银血压计：
z 开管水银压强计，充气带，打气球；
动脉收缩压： 动脉舒张压：
注意：
z 为间接测量方法；
z 所测得的血压为计示压强：p-p0
2011-9-22
35
2011-9-22
36
2011-9-22
37
第二章作业 P48-49： 2-4, 2-5, 2-6, 2-7,2-8,
2-9,2-15, 2-18
9 η(H)
f
z ESR与血浆密度与流动、 RBC密度、 RBC有效半径、 血液粘度、红细胞变形与聚集等因素有关。
2011-9-22
30
2-3 血液的流动
31
一、 血液循环的物理模型
血液循环系统： 体循环
z 左心室→主动脉→ 动脉→ 小 动脉 →毛细血管网→ 小静脉 → 静脉→腔静脉→ 右心房
2. 定常流动（steady flow） （1） 流线（stream line） a. 定义 b. 特点
（2） 定常流动：各点速度不 随时间而变，流线形状不随 时间而变。也称稳定流动。
3. 流管（flow tube）
2011-9-22
5
二、连续性原理
1. 流量（volume flux or flow rate） 单位时间流过截面的流体体积
《医学物理学》课件--流体的运动
不可压缩性
流体在运动过程中密度保持不变。
流体运动的连续性方程
质量守恒定律
单位时间内流进流体的质量与流出流体的质量相等。
连续性方程
流体运动速度与流管横截面积之间的关系。
流体运动的能量方程
伯努利定理
流体的能量守恒定律，即单位时间内流体获得的能量等 于其减少的能量。
能量方程
压力、重力、内摩擦力等对流体做功时，流体能量变化 的方程。
《医学物理学》课件--流体的运动
xx年xx月xx日
contents
目录
• 引言 • 基本概念 • 流体静压力和静压力分布 • 流体运动的基本形式和特征 • 粘性流体的运动 • 管道流动 • 医学物理学中的流体运动应用 • 总结与展望
01
引言
课程背景
医学物理学是医学专业的重要基础课程之一，它涉及到物理 学中与医学相关的各种基本概念、原理和技术。
05
粘性流体的运动
粘性的定义与测量
粘性定义
粘性是指流体在运动过程中，由于分子间的内摩擦而产生的阻碍流动的特性 。
粘性测量
粘度是描述流体粘性的参数，可以通过在恒定温度和压力下测定流体的剪切 应力与剪切速率之比来得到。
粘性流体的运动方程
牛顿第二定律
在流体力学中，牛顿第二定律可以表述为：作用于流 体上的力等于流体质量与流体加速度的乘积。
流速控制
通过调节阀门或其他装置来改变管道内的流速。
压力控制
通过压力调节器或其他装置来控制管道内的压力。
管道的流动效应和噪声
流动效应
管道内的流体流动会产生流动效应，如湍流、涡旋等，影响管道的性能和使 用效果。
噪声污染
流体在管道中流动时，由于冲击、振动等会产生噪声，影响周围环境和人体 健康。
流体在运动过程中密度保持不变。
流体运动的连续性方程
质量守恒定律
单位时间内流进流体的质量与流出流体的质量相等。
连续性方程
流体运动速度与流管横截面积之间的关系。
流体运动的能量方程
伯努利定理
流体的能量守恒定律，即单位时间内流体获得的能量等 于其减少的能量。
能量方程
压力、重力、内摩擦力等对流体做功时，流体能量变化 的方程。
《医学物理学》课件--流体的运动
xx年xx月xx日
contents
目录
• 引言 • 基本概念 • 流体静压力和静压力分布 • 流体运动的基本形式和特征 • 粘性流体的运动 • 管道流动 • 医学物理学中的流体运动应用 • 总结与展望
01
引言
课程背景
医学物理学是医学专业的重要基础课程之一，它涉及到物理 学中与医学相关的各种基本概念、原理和技术。
05
粘性流体的运动
粘性的定义与测量
粘性定义
粘性是指流体在运动过程中，由于分子间的内摩擦而产生的阻碍流动的特性 。
粘性测量
粘度是描述流体粘性的参数，可以通过在恒定温度和压力下测定流体的剪切 应力与剪切速率之比来得到。
粘性流体的运动方程
牛顿第二定律
在流体力学中，牛顿第二定律可以表述为：作用于流 体上的力等于流体质量与流体加速度的乘积。
流速控制
通过调节阀门或其他装置来改变管道内的流速。
压力控制
通过压力调节器或其他装置来控制管道内的压力。
管道的流动效应和噪声
流动效应
管道内的流体流动会产生流动效应，如湍流、涡旋等，影响管道的性能和使 用效果。
噪声污染
流体在管道中流动时，由于冲击、振动等会产生噪声，影响周围环境和人体 健康。
《医学物理学》课件流体的运动
05
CATALOGUE
流体的流动规律
伯努利方程
伯努利方程表述了理想流体在重力场作稳定流动时，具有压力能、位能和动能三种形式，它们之间能 够互相转换，且总和保持不变。
伯努利方程是理想不可压缩、定常流动流体动量方程的变形，它反映了流体的压强、位置高度和速度 之间的关系。
连续方程
连续方程表述了单位时间流入、流出 控制体积的质量流量之差，等于体积 V中液体质量的变化率。
原因分析
重力是地球对物体的吸引力，因此物体受到的重力越大，其受到的 流体静压力也越大。
实例
在太空中，由于没有重力作用，液体无法保持一定的形状和位置， 会四处漂浮。
03
CATALOGUE
流体动力学
流体动压力
定义
流体动压力是指单位面积上垂直作用于流体微元上的动量力。
公式
流体动压力与流体的密度、速度和重力加速度有关，计算公式为： p = ρgh。
流体静压力与深度关系
深度对流体静压力的影响
流体静压力随深度的增加而增加。
原因分析
由于重力作用，越深处的流体受到的重力越大，因此流体静压力随 深度的增加而增加。
实例
在水中，水深每增加1米，水压就增加约9800帕斯卡。
流体静压力与重力关系
重力对流体静压力的影响
流体静压力与重力有关，重力越大，流体静压力越大。
案例二：肺换气过程模拟
肺换气的生理机制
肺换气是呼吸过程中氧气和二氧化碳交换的 过程，流体力学在肺换气过程中起着重要作 用。
肺功能评估
通过模拟肺换气过程，可以评估肺的功能状态，如 肺活量、通气量等，为诊断肺部疾病提供依据。
呼吸治疗
针对呼吸系统疾病，如哮喘、慢阻肺等，流 体力学方法可以帮助设计更有效的呼吸治疗 策略。
医用物理学流体的运动
ρ1S1v1 = ρ2 S2v2
ρSv=常量
v1
v2
s2
图 2-2 流管
ρSv常称为质量流量，所以连续性方程又称为质量流量守恒定律 如果是不可压缩流体，则ρ1 = ρ2 S1v1 = S2v2 Sv =常量
不可压缩流体不仅质量流量守恒，而且体积流量也守恒
第二节 伯努利方程
一、伯努利方程
理想液体作稳定流动时，v，P，h之有 一定的关系，利用功能原理推导。
二、定常流动
定常流动 (稳定流动) ：流场中各点的流速不随时间变化， 即v =v(x,y,z)。
VB B
VC C
A VA
三、连续性方程
稳定流动的流场中 如图2-2
m1 = ρ1(v1 t)S1= ρ1S1v1 t
s1
m2 = ρ2(v2 t)S2= ρ2S2v2t
m1= m2 ρ1S1v1 t = ρ2 S2v2 t
R的变化对Q的影响很大
Q R4 (P1 P2 ) 8L
当R变化为原来的一半时，P则要变到16倍时才能使Q不变。
如沿管轴向压强的变化不均匀，则可将 L取得足够小，
泊肃叶定律可写成
Q R4 dp 8 dl
与电阻类似，流管的串、并联有
串联
Rf Rfi
i
并联
1
1
Rf
i R fi
流 线: 流场中划出一系列假想的曲线，在任一瞬间，使曲线上
每一点的切线方向与流经该点的流体粒子的速度方向一 致，这些曲线叫这一时刻流体的流线。
VB B
VC C
A VA
图 2-1 流线
流 管: 在稳定流动的流体中划出一个小截面S1，通 过其周边各点的流线所围成的管状区域称为 流管。
ρSv=常量
v1
v2
s2
图 2-2 流管
ρSv常称为质量流量，所以连续性方程又称为质量流量守恒定律 如果是不可压缩流体，则ρ1 = ρ2 S1v1 = S2v2 Sv =常量
不可压缩流体不仅质量流量守恒，而且体积流量也守恒
第二节 伯努利方程
一、伯努利方程
理想液体作稳定流动时，v，P，h之有 一定的关系，利用功能原理推导。
二、定常流动
定常流动 (稳定流动) ：流场中各点的流速不随时间变化， 即v =v(x,y,z)。
VB B
VC C
A VA
三、连续性方程
稳定流动的流场中 如图2-2
m1 = ρ1(v1 t)S1= ρ1S1v1 t
s1
m2 = ρ2(v2 t)S2= ρ2S2v2t
m1= m2 ρ1S1v1 t = ρ2 S2v2 t
R的变化对Q的影响很大
Q R4 (P1 P2 ) 8L
当R变化为原来的一半时，P则要变到16倍时才能使Q不变。
如沿管轴向压强的变化不均匀，则可将 L取得足够小，
泊肃叶定律可写成
Q R4 dp 8 dl
与电阻类似，流管的串、并联有
串联
Rf Rfi
i
并联
1
1
Rf
i R fi
流 线: 流场中划出一系列假想的曲线，在任一瞬间，使曲线上
每一点的切线方向与流经该点的流体粒子的速度方向一 致，这些曲线叫这一时刻流体的流线。
VB B
VC C
A VA
图 2-1 流线
流 管: 在稳定流动的流体中划出一个小截面S1，通 过其周边各点的流线所围成的管状区域称为 流管。
流体(医用物理)
原理：流体静力学的基本原理是牛顿第三定律即作用力和反作用力相等且方向相 反。
应用：流体静力学在医学中有广泛应用如血液动力学、呼吸系统等领域。
实验方法：通过实验测量流体的压力、密度等物理性质验证流体静力学的原理和 规律。
定义：流体动力学是研究流体运动 规律以及流体与固体相互作用的一 门科学。
流体动力学
添加标题
流体的物理性质：流体的物理 性质包括密度、粘度、温度、 压力等这些性质对流体运动和 传热等过程有重要影响。
添加标题
流体的流动状态：流体可分为层 流和湍流两种流动状态层流是指 流体在运动过程中分层流动湍流 则是指流体在运动过程中有漩涡 和混掺现象。
流体的分类
流体动力学
流体静力学
定义：研究流体在静止状态下的压力、密度和浮力等物理性质的科学。
流体的热量传递
热传导
定义：流体的热量传递方式之一通过分子间的碰撞传递热量
影响因素：流体的物理性质、温度梯度、热流密度等
热传导定律：在稳态导热过程中单位时间内通过某一给定截面的热量与该截面处 的热流密度和垂直于该截面的面积成正比
应用：在医用物理中热传导在医疗器械、治疗技术等方面有广泛应用
对流换热
感谢您的耐心观看
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ汇报人：
层流与湍流的特 点：层流流动平 稳湍流流动紊乱
流动形态的判定
流体的性质：粘 性、压缩性等
流速：层流、湍 流等
流动方向：单向 流动、多向流动 等
流动边界：固定 边界、自由边界 等
流动形态的影响因素
流体的性质： 流体的物理性 质如粘度、密 度等对流动形 态有重要影响。
流速：流速的 大小和变化对 流动形态产生 直接的影响。
流体的基本参数 包括密度、压强、 速度和粘度等。
应用：流体静力学在医学中有广泛应用如血液动力学、呼吸系统等领域。
实验方法：通过实验测量流体的压力、密度等物理性质验证流体静力学的原理和 规律。
定义：流体动力学是研究流体运动 规律以及流体与固体相互作用的一 门科学。
流体动力学
添加标题
流体的物理性质：流体的物理 性质包括密度、粘度、温度、 压力等这些性质对流体运动和 传热等过程有重要影响。
添加标题
流体的流动状态：流体可分为层 流和湍流两种流动状态层流是指 流体在运动过程中分层流动湍流 则是指流体在运动过程中有漩涡 和混掺现象。
流体的分类
流体动力学
流体静力学
定义：研究流体在静止状态下的压力、密度和浮力等物理性质的科学。
流体的热量传递
热传导
定义：流体的热量传递方式之一通过分子间的碰撞传递热量
影响因素：流体的物理性质、温度梯度、热流密度等
热传导定律：在稳态导热过程中单位时间内通过某一给定截面的热量与该截面处 的热流密度和垂直于该截面的面积成正比
应用：在医用物理中热传导在医疗器械、治疗技术等方面有广泛应用
对流换热
感谢您的耐心观看
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ汇报人：
层流与湍流的特 点：层流流动平 稳湍流流动紊乱
流动形态的判定
流体的性质：粘 性、压缩性等
流速：层流、湍 流等
流动方向：单向 流动、多向流动 等
流动边界：固定 边界、自由边界 等
流动形态的影响因素
流体的性质： 流体的物理性 质如粘度、密 度等对流动形 态有重要影响。
流速：流速的 大小和变化对 流动形态产生 直接的影响。
流体的基本参数 包括密度、压强、 速度和粘度等。
医用物理学流体的运动PPT课件
根据能量守恒得：W E
P1V1
P2V2
1 2
mv22
mgh2
1 2
mv12
mgh1
P1V1
1 2
mv12
mgh1
P2V2
1 2
mv22
mgh2
两边同除以V（V1=V2=V），且ρ= m/V，
可得
P1
1 2
v12
gh1
P2
1 2
v22
gh2
11
第11页/共46页
一、伯努利方程
2、结论：对同一流管的任一截面有
1、推导
F1 = P1S1, F2 = P2S2 外力对液体做功为
w P1S1 v1t P2S2 v2t P1V1 P2V2
系统机械能变化为
E1
1 2
mv12
mgh1
E2
1 2
mv22
mgh2
10
第10页/共46页
一、伯努利方程
E
E2
E1
1 2
mv22
mgh2
1 2
mv12
mgh1
§3－1 理想流体的定常流动
一、基本概念 二、连续性方程
1
第1页/共46页
一、基本概念
1、流体：气体和液体统称为流体。 流动性，可压缩性，粘性
2、理想流体：绝对不可压缩；完全没有粘滞性 3、实际流体：有压缩性，有粘性
水,1000atm, V 5%
2
第2页/共46页
一、基本概念
4、流场：流体在空间各点上的速度不同，速度随 空间的分布称为流场。
20 OC 1.0×10-3
37 OC 0.69×10-3
100 0.3×10-3 流OC体的粘滞系数η的 大小还和温度有关
医用物理学流体的运动
04
CATALOGUE
粘性流体的流动现象
层流与湍流现象
层流现象
粘性流体在管道内流动时，若流速较 低，流体各层质点互不混杂，流动平 稳，呈现明显的分层流动现象，称为 层流。
湍流现象
随着流速的增加，流体各层质点开始 相互混杂，流动变得不稳定，出现涡 旋和随机脉动，这种流动状态称为湍 流。
雷诺数及其物理意义
THANKS
感谢观看
医用物理学流体的运动
CATALOGUE
目 录
• 流体运动基本概念 • 流体静力学原理 • 流体动力学基础 • 粘性流体的流动现象 • 医用物理学在流体运动中的应用 • 实验方法与技术研究
01
CATALOGUE
流体运动基本概念
流体的定义与特性
流体的定义
流体是指在外力作用下，能够连 续变形并流动的物质。它包括液 体和气体两大类。
压强
流体中某点的压力与该点处流体密 度的比值，用符号$rho$表示，单 位是千克每立方米（kg/m³）。
压力与压强的关系
$p = rho gh$，其中$g$是重力加 速度，$h$是流体中某点距参考面 的高度。
帕斯卡原理及应用
01
02
03
帕斯卡原理
在密闭容器内，施加于静 止液体上的压强可以等值 同时传到各点。
湍流
当流体流速增大到一定程度时，流体质点的运动轨迹变得不规则，出现涡旋和 剧烈的紊动，这种流动称为湍流。湍流具有流动不稳定、质点相互混杂的特点 。
粘度与流动阻力
粘度
粘度是表征流体粘滞性大小的物理量，它反映了流体内部质 点间相互作用的强弱。粘度越大，流体内部质点间的相互作 用力越强，流动阻力也越大。
用于解释和计算各种流体现象，如文 丘里管、喷雾器、飞机升力等。
《医学物理学》课件流体的运动-(含多场合)
《医学物理学》课件流体的运动-(含多场合) 《医学物理学》课件——流体的运动一、引言流体力学是研究流体（液体和气体）运动规律及其与周围环境相互作用的学科。
在医学领域，流体力学有着广泛的应用，如血液流动、呼吸气流、药物输送等。
本课件将介绍流体的基本性质、流体运动的描述方法以及流体力学在医学中的应用。
二、流体的基本性质1.流体的定义与分类流体是一种无固定形状的物质，在外力作用下可以流动。
根据分子间作用力的不同，流体可分为液体和气体。
液体具有不可压缩性和粘滞性，而气体具有可压缩性和粘滞性。
2.流体的密度与压力密度是流体单位体积的质量，通常用ρ表示。
压力是流体分子对容器壁的撞击力，与流体深度和密度有关。
在静止的流体中，压力随深度增加而增大。
3.流体的粘滞性粘滞性是流体抵抗剪切变形的能力。
粘滞性越大，流体越难以流动。
牛顿流体和幂律流体是两种常见的流体类型，它们的粘滞性随剪切速率的变化而不同。
三、流体运动的描述方法1.拉格朗日法与欧拉法拉格朗日法通过追踪流体中某一质点的运动轨迹来描述流体运动。
欧拉法则从空间固定点观察流体运动，描述流体在某一时刻的速度场、压力场等。
2.流线、流管与流速分布流线是流体运动轨迹上各点的切线方向，流管是由一组流线组成的管状区域。
流速分布描述了流体在空间各点的速度大小和方向。
3.纳维-斯托克斯方程纳维-斯托克斯方程是描述流体运动的基本方程，包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
通过求解纳维-斯托克斯方程，可以得到流体运动的详细情况。
四、流体力学在医学中的应用1.血液流动血液是一种非牛顿流体，其流动特性对心血管系统的正常运行至关重要。
流体力学在研究心脏泵血、血管阻力、血流动力学等方面具有重要意义。
2.呼吸气流呼吸气流是气体在呼吸道中的运动。
流体力学在研究肺通气、气体交换、呼吸疾病等方面具有重要作用。
3.药物输送药物输送涉及药物在体内的输运和分布。
流体力学在研究药物在血管、组织间的传输过程以及药物释放等方面具有重要意义。
医学物理学-课件--流体的运动
Rf
8L R 4
泊肃叶定律另一表式: Q P Rf
返前后 回页页
例３-３（Ｐ38）
成年人主动脉的半径约为1.3×10－2m，问在
一段0.2m 距离内的流阻和压强降落ΔＰ为多少？ 设血流量为1.00×10－４m3·s－１ ，η＝
3.0×10－3pa·s.
解:
8L 83.01030.2 Rf R4 3.14(1.3102)4
即在水平管中流动的流体，
流速小的地方压强较大，
流速大的地方压强较小.
A B
喷雾器
水流抽气机
返前后 回页页
2.汾丘里流量计
∵ P11 212P21 222
S11S22
h
P1P2 gh
∴
2gh 1 S2 S12 S22
P2 S2
P1 υ1
S1
流体的流量：
QS11 S1S2
圆柱 机翼
返前后 回页页
三、稳定流动：
流场
vB B
C vC
A
vA
稳定流动（steady flow）：流体中各 点的速度都不随时 间而变化.
（1）流线形状不变； （2）流线不相交.
返前后 回页页
返前后 回页页
流管（tube of flow）：流体中通过一小截面 积周边各点的流线所围成的管状区域.
１
２
特例：P1P2 E
结论：粘性流体在均匀水平管中 流动需要一定的压强差来维持.
返前后 回页页
二、泊肃叶定律 (Poiseuille,s law)
稳定流动时： P1 F f
rR
f
压力差： F(P 1P 2)r2
内摩擦力：f 2rLd
《医用物理学》教学课件：2-流体的运动
毛细血管的平均血流速度
平静的长白山天池 活泼的长白山天池瀑布
？
§2-2 理想流体的伯努利方程
2.2.1 伯努利方程
2.2.2 伯努利方程的应用
2.2.3 应用伯努利方程 解题的步骤
丹·伯努利（Daniel Bernoull，1700—1782） 瑞士科学家. 1738年提 出了著名的伯努利方程
§2-2 理想流体的伯努利方程
流线（stream line）: 在流体流过的空间作许多曲线,
曲线上每一点的切线方向和流经该处的流体质元的速度方向 一致——流线
流管（stream tube）
由流线围成的细管
2.1.3 定常流动（稳定流动）
一般流动： v（x、y、z、t） 定常流动： v（x、y、z）
任意空间点的流速都不随时间而改变
（2 P1 P2 )
（S12 S22）
Q v1S1 S1S2
2(P1 P2 )
(S12
S
2 2
)
已知: S1, S2 , h 求： Q v S
P1 P2 gh
Q S1S2
2gh S12 S22
伯努利方程
1 2
v12
gh1
P1
1 2
v22
gh2
P2
连续性方程 S1v1 S2v2
3．等压情况下流速与高度的关系
例：解释水龙头中的水流逐渐变细
2.2.2 伯努利方程的应用
1 2
v12
gh1
P1
1 2
v22
gh2
P2
1. 压强与高度的关系 当v1 v2时 P1 gh1 P2 gh2
h↑ 则 P↓
1. 压强与高度的关系
⑴ 体位对血压的影响
《医学物理学》课件--流体的运动
呼吸的过程
呼吸过程分为吸氧和呼二氧化碳。吸氧时，外界氧气通过呼吸道进入肺部，再通 过肺泡进入血液中，与血红蛋白结合并运输到全身。呼二氧化碳时，二氧化碳从 血液中进入肺泡，并通过呼吸道排出体外。
医学影像学
X线成像
X线可以穿透人体组织，不同组织对X线的吸收程度不同，因此可以在胶片或数字化成像设备上获得人体内部 结构的影像。
以问题导向的方式引导学生积极思考，通过 案例分析、讨论等互动方式，加深学生对知
识的理解和掌握。
02
基本概念
流体静压力
流体静压力定义
由于地球引力导致流体中的粒子受到的垂直向下的压力。
流体静压力与深度的关系
流体静压力随深度的增加而增加，且两者之间呈线性关系。
医学应用
在医学影像学中，通过观察不同深度层面上的流体静压力变化，可以了解病变的位置和范围。
MRI成像
MRI是一种利用磁场和射频脉冲对人体内部结构进行无辐射成像的技术。它可以提供高分辨率的图像，特别适 用于脑部、脊柱和软组织成像。
05
实验与演示
实验方案设计
01
实验目的
通过实验观察和了解流体运动的基本规律，掌握流体静压力、动压力
、伯努利方程等基本概念。
02
实验原理
根据伯努利方程和牛顿第二定律，研究流体运动的基本规律，制定实
验方案。
03
实验步骤
分别进行流体静压力、动ห้องสมุดไป่ตู้力等实验操作，记录数据并进行分析。
实验操作与数据记录
实验操作
将流体倒入实验装置中，调整流速，观察流体的运动情况并记录数据。
数据记录
记录流体的流量、流速、静压力、动压力等数据，绘制图表进行数据分析。
结果分析与讨论
呼吸过程分为吸氧和呼二氧化碳。吸氧时，外界氧气通过呼吸道进入肺部，再通 过肺泡进入血液中，与血红蛋白结合并运输到全身。呼二氧化碳时，二氧化碳从 血液中进入肺泡，并通过呼吸道排出体外。
医学影像学
X线成像
X线可以穿透人体组织，不同组织对X线的吸收程度不同，因此可以在胶片或数字化成像设备上获得人体内部 结构的影像。
以问题导向的方式引导学生积极思考，通过 案例分析、讨论等互动方式，加深学生对知
识的理解和掌握。
02
基本概念
流体静压力
流体静压力定义
由于地球引力导致流体中的粒子受到的垂直向下的压力。
流体静压力与深度的关系
流体静压力随深度的增加而增加，且两者之间呈线性关系。
医学应用
在医学影像学中，通过观察不同深度层面上的流体静压力变化，可以了解病变的位置和范围。
MRI成像
MRI是一种利用磁场和射频脉冲对人体内部结构进行无辐射成像的技术。它可以提供高分辨率的图像，特别适 用于脑部、脊柱和软组织成像。
05
实验与演示
实验方案设计
01
实验目的
通过实验观察和了解流体运动的基本规律，掌握流体静压力、动压力
、伯努利方程等基本概念。
02
实验原理
根据伯努利方程和牛顿第二定律，研究流体运动的基本规律，制定实
验方案。
03
实验步骤
分别进行流体静压力、动ห้องสมุดไป่ตู้力等实验操作，记录数据并进行分析。
实验操作与数据记录
实验操作
将流体倒入实验装置中，调整流速，观察流体的运动情况并记录数据。
数据记录
记录流体的流量、流速、静压力、动压力等数据，绘制图表进行数据分析。
结果分析与讨论
(2024年)2流体的运动PPT课件
微分方程建立
基于质量守恒定律和动量守恒定律，结合多孔介质的 物性参数，建立描述渗流过程的微分方程。
求解方法
采用有限差分法、有限元法或有限体积法等数值方法 进行求解，得到渗流场的压力、流速等参数分布。
2024/3/26
30
井群干扰现象描述及处理方法
井群干扰现象
在多井同时工作时，由于井间相互干扰导致各井产量 、压力等发生变化的现象。
要点一
雷诺数定义
Re = ρvL/μ，其中ρ为流体密度，v为平均流速，L为特征 长度，μ为动力粘度。
要点二
物理意义
雷诺数是判断流体流动状态的重要参数。当Re小于临界值 时，流体流动为层流；当Re大于临界值时，流体流动为湍 流。临界值的大小与管道形状、流体性质等因素有关。
2024/3/26
20
沿程损失和局部损失计算方法
处理方法
通过调整各井工作制度、优化井网布局或采取增产措施 等手段，降低井群干扰对生产的影响。
2024/3/26
31
渗流场数值模拟技术应用
数值模拟技术
技术优势
利用计算机模拟技术，通过建立数学 模型和数值计算方法，对渗流场进行 仿真模拟。
能够模拟复杂多孔介质和多种流体性 质，提供可视化结果，便于分析和优 化设计方案。
非均匀流水面曲线变化规律
80%
渐变流水面曲线
水面线沿程逐渐变化，各断面水 位不同，但变化较缓慢。
100%
急变流水面曲线
水面线沿程急剧变化，往往出现 水跃、跌水等局部水力现象。
80%
水面曲线的转折与衔接
不同类型的水面曲线在衔接处会 出现转折，如从缓流过渡到急流 等。
2024/3/26
26
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
心脏
动脉系统 静脉系统
毛细管系统
血液流速与血管总截面积的关系
人体血液循 环示意图
3.连续性方程 S1v1 S2v2 其它例子
❖ 河道宽的地方 水流比较缓慢,而 河道窄处则水流 较急.
❖ 穿堂风 城市风
自学
例2-1：正常人心脏在一次搏动中泵出血液70cm3,每
分钟搏动75次.心脏主动脉的内径约2.5cm,腔静脉的
第二章 流体的运动
The Motion of Fluid
§2-1 理想流体的定常流动 §2-2 理想流体的伯努利方程 §2-3 黏性流体的运动
本章习题
P57
2-1, 2-5, 2-7, 2-8, 2-9, 2-10, 2-13
几个概念
流体：气体和液体的总称. 流体的特性——流动性：在外力的作用
下,流体的各部分之间很容易发生相 对位移. 流体特点：没有固定形状. 流体的研究对象：
毛细血管的平均血流速度
平静的长白山天池 活泼的长白山天池瀑布
？
§2-2 理想流体的伯努利方程
2.2.1 伯努利方程
2.2.2 伯努利方程的应用
2.2.3 应用伯努利方程 解题的步骤
丹·伯努利（Daniel Bernoull，1700—1782） 瑞士科学家. 1738年提 出了著名的伯努利方程
§2-2 理想流体的伯努利方程
内径约3.0cm,毛细血管横断面的总面积比主动脉的
横断面面积约大220-440倍.若将血液的循环看作是不
可压缩流体在刚性管道中的定常流动,试求:主动脉,
腔静脉和毛细血管的平均血流速度.
解：心脏输出血液的流量
Q V
S1v1
S 2
v2
Q 70106 75 m3/s 8.8105 m3/s 60
主动脉的横截面积
流线（stream line）: 在流体流过的空间作许多曲线,
曲线上每一点的切线方向和流经该处的流体质元的速度方向 一致——流线
流管（stream tube）
由流线围成的细管
2.1.3 定常流动（稳定流动）
一般流动： v（x、y、z、t） 定常流动： v（x、y、z）
任意空间点的流速都不随时间而改变
粘滞性：两层相接触的流体彼此相对运动时， 在流层界面上产生的沿分界面的切向力——层 与层之间阻碍相对运动的内摩擦力
可压缩性：流体的体积（或密度）随压力大小 而变化的性质
2.1.2 流速场、流线和流管
流速场（flow field）
在流体运动过程中,任一时刻,在流体占据空间的任一点 都具有一定的速度,每一点都有一个流速矢量,通常将由这 些流速矢量构成的空间——流速场
2.2.1 理想流体的伯努利方程
理想流体作定常流动
1 v2 gh P 恒量
2
单位体积流体 所具有的动能
压强
单位体积流体 所具有的势能
§2-2 理想流体的伯努利方程
2.2.1 理想流体的伯努利方程
理想流体作定常流动
研究对象: 选 之间的流体
t
时刻a1a2
a1 ：P1、v1、h1、ΔS1 a2 ：P2、v2、h2、ΔS2
经过一段时间
二、欧拉法（当地法）
研究各流体质元的速度,压强,密度等物理量对流经 的空间及时间的分布规律,即从场的观点,整体上来把 握流体的运动.
某一时刻
vB vA
vC
v(x, y, z,t)
§2-1 理想流体的定常流动
2.1.1 理想流体（ideal fluid)
定义：不可压缩,没有黏滞性的流体.
2. 做定常流动的理想流体内一个流管，流管内外的流 体质元会发生交换吗？
问题：为什么河道宽的地方水流比较缓
慢,而河道窄处则水流较急.
2.1.3 连续性方程
V1 S1v1t
V2 S2v2t
不可压缩,定常流动
V1 V2
S1v1t S2v2t
连续性方程
S1v1 S2v2
体积流量 QV S v 恒量
2.1.3 连续性方程
1.体积流量（QV）（流量） QV = S v 单位时间内通过流管内某一垂直横截面的
流体体积——该横截面的体积流量。（m3/s）
2.平均流速
v QV S
S
v
vt
讨 连续性方程 S1v1 S2v2 论 ⑴ 不可压缩流体作定常流动时,流管的任一垂
直截面积与该处的平均流速的乘积为一常量.
Δt 后: a1a2 → b1b2
由于Δt 很小，a1 b1(a2 b2 ) 过程中，可以认为ΔS、 h、P、v不变.
Hale Waihona Puke 功能原理⑴ 流体的机械能的变化
C
E E2 E1
E1 Ea1b1 E C
1 2
mv12
mgh1
EC
E2 EC Ea2b2
1 2
mv22
mgh2
EC
E
(
1 2
mv22
流体静力学 流体动力学
如何描述流体的运动？
流体质元
宏观小,微观大的区域中流体分子的集合.
连续介质
将物体看作是由大量的宏观小,微观大的质元组 成的,并研究其宏观行为,因此可忽略物体微观结 构的量子性,这种物质模型就是连续介质.
——流体
两种研究方法 一、拉格朗日法（随体法）
把流体分成许多流体质元,每个流体质元服从牛顿 定律，跟踪并研究每一个流体质元的运动情况,把它们 综合起来,掌握整个流体运动规律的研究方法.
⑵ 同一流管,截面积较大的处流速小；
⑶ 流场中,流线密集处流速较大;流线稀疏处流 速较小.
适用条件
➢不可压缩的流体 ➢定常流动 ➢同一流管
3.连续性方程 S1v1 S2v2
推广
S1
S0
S2
S0v0 S1v1 S2v2 Snvn
3.连续性方程 S1v1 S2v2
哈维发现的人体血液循环理论是流体连 续性原理的一个很好例证.
定常流动的流线的特点
A.流线是不随时间而变化的曲线; B. 流线与流体质元的运动轨迹重合； C. 流线不能相交; D. 流线的疏密可以表示流速的大小.
总
理想流体: 不可压缩,无黏滞性的流体.
结 描述方式:（欧拉法）利用流场的概念
定常流动(稳定流动)：
v(x, y, z)是位置坐标的函数.
思考题： 1. 理想流体作定常流动时,流体流经空间各点的速度 随时间变化吗？
SA
DA2 4
3.14 (2.5 10 2 )2 4
m2
4.9 10 4 m2
上、下腔静脉的总横截面积
SV
DV2 4
2
3.14 (3.0 10 2 )2 4
2 m2
1.4 10 3 m2
根据连续性方程,主动脉的平均血流速度
vA
Q SA
8.8105 4.9 104
m/s
0.18m/s
同理可求得：腔静脉的平均血流速度