流体力学1

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流体力学 - 第一章流体属性及静力学

第一章流体属性及静力学
1
第一章
流体属性及静力学
§1-1 流体定义及连续介质假定 §1-2 流体的密度、重度和粘性 §1-3 流体的其他属性 §1-4 作用于流体上的力 §1-5 流体静压力特性及静止流体中压力变化规律 §1-6 静止流体作用在壁面上的力
第一章流体属性及静力学
2
重点：连续介质模型，流体的粘性，作用于流体上的力，静压力的特性，
第一章流体属性及静力学
31
外力：周围物体对其作用力。包括周围流体和固体的作用力。外力又可分为：表面力：表面压力、表面粘性力。自由面上还有表面张力 ——是一种特殊类型的表面力，液体内分子对表面分子的吸引。质量力(体积力 )：重力、惯性力、磁场力等等。
第一章流体属性及静力学
32
1. 流体的压缩性
如果温度不变，流体的体积随压强增加而缩小，这种特性称为流体的压缩性，通常用体积压缩系数 p 来表示。 p 指的是在温度不变时，压强增加一个单位所引起的流体体积相对缩小量，即：
p
1 dV V dp
第一章流体属性及静力学
28
流体体积压缩系数的倒数就是流体的体积弹性模量Ｅ。它指的是流体的单位体积相对变化所需的压强增量，即：
第一章流体属性及静力学
25
粘性流体(viscous fluid)：考虑粘性影响。理想流体(ideal fluid)：不考虑粘性影响。粘性流体与理想流体的主要差别如下： (1)流体运动时，粘性流体相互接触的流体层之间有剪切应力作用，而理想流体没有； (2)粘性流体附着于固体表面，即在固体表面上其流速与固体的速度相同，而理想流体在固体表面上发生相对滑移。
第一章流体属性及静力学

流体力学第一章

解：1、切应力
L
d d
ω
M,ω
dM ddF dddL
2 22
流体力学
d δ
M dM
粘性－例题2
M 2d2Ld 0 2
2、速度梯度（角变形率）
du dn
dy
60
M d dLdn 2 60
流体力学
d d ω
120M d3 2nL
粘性－例题3
例：已知液体中流速分布：矩形分布；三角形分布；抛物线分布。定性画出切应力分布图
பைடு நூலகம்流体力学
粘性产生的机理1
液体
分子间内聚力
流体团剪切变形
改变分子间距离
分子间引力阻止
距离改变
内摩擦抵抗变形
流体力学
粘性产生的机理2
气体
分子热运动
流体层相对运动
分子热运动产生流体层之间的动量交换
内摩擦抵抗相对运动
流体力学
u+u u
粘性应力（内摩擦应力）1
切应力
y
F
C
U
FUU
Ah h
u+u
τ
h
水
1.002 10-3
空气
1.81 10-5
流体力学
运动粘性系数 1.003 10-6 1.5 10-5
几个概念1
牛顿流体与非牛顿流体
作纯剪切运动时，是否符合牛顿内摩擦定律
符合
不符合
（塑）牙膏
0 > 0
油漆
牛非
顿牛流顿
0
体流
体
流体力学
水
淀粉糊（假）
du/dy
几个概念2
理想流体
粘性系数为零的流体

流体力学1

T(℃) 0° 2° 4° 6° 8° 10° 12°
ν(cm2 0.0177 0.0167 0.0156 0.0147 0.0138 0.0131 0.0123
/s)
5
4
8
3
7
0
9
T(℃) 14° 16° 18° 20° 22° 24° 26°
ν(cm2
/s)
0.0117 6
0.0118
0.0106 2
牛顿平板实验与内摩擦定律
设板间的y向流速呈直线分布，即：
u( y)
=
U Y
y
则
= du U
dy Y
实验表明，对于大多数流体满足：
F
∝
AU Y
引入动力粘性系数μ，则得牛顿内摩擦定律
τ
=
F A
=
μ
U Y
=
μ
du dy
du 式中：流速梯度 dy 代表液体微团的剪切
= du u
变形速率。线性变化时，即 dy y ；
第一章绪论
本章学习要点：
1. 水力学的研究对象与任务 2. 液体的连续介质模型。流体质点 3. 量纲和单位 4. 液体的主要物理性质：密度、重度、粘性、压缩性、
毛细现象、汽化压强 5. 作用在液体上的力：表面力和质量力
1.1.1 水力学的任务及研究对象
• 液体的平衡规律
研究液体处于平衡状态时，作用于液
非牛顿流体：不符合上述条件的均称为非牛顿流体。
弹性
τ
1
宾汉型塑性流体
τ
=τ0
+
μ
(
du dy
)n
体
假(伪)塑性流体
τ0

《流体力学》Ⅰ主要公式及方程式讲解

《流体力学与流体机械》(上)主要公式及方程式1．流体的体积压缩系数计算式：β1dρp=-1dVVdp=ρdp 流体的体积弹性系数计算式：E=-VdpdpdV=ρdρ 流体的体积膨胀系数计算式：βdVT=1VdT=-1dρρdT2．等压条件下气体密度与温度的关系式：ρ0t=ρ1+βt，其中β=1273。

3T=±μAdudy 或τ=TduA=±μdy 恩氏粘度与运动粘度的转换式：ν=(0.0731E-0.0631E)⨯10-4f1∂p⎫x-ρ∂x=0⎪fr-1∂p=0⎫⎪ρ∂r⎪⎪4．欧拉平衡微分方程式： f⎪y-1∂pρ∂y=0⎪⎬和fθ-1∂pρ=0⎬ f1∂p⎪r∂θρ∂z=0⎪⎪⎪⎭f1∂p⎪z-z-ρ∂z=0⎪⎭欧拉平衡微分方程的全微分式：dp=ρ(fxdx+fydy+fzdz) dp=ρ(frdr+fθrdθ+fzdz) 5 fxdx+fydy+fzdz=0frdr+fθrdθ+fzdz=06pγ+z=C 或 p1γ+zp21=γ+z2 或p1+ρgz1=p2+ρgz2相对于大气时：pm+(ρ-ρa)gz=C 或pm1+(ρ-ρa)gz1=pm2+(ρ-ρa)gz27p=p0+γh，其中p0为自由液面上的压力。

8．水平等加速运动液体静压力分布式：p=p0-ρ(ax+gz)；等压面方程式：ax+gz=C；自由液面方程式：ax+gz=0。

注意：p0为自由液面上的压力。

1 9．等角速度旋转液体静压力分布式：p=p0+γ(ω2r22g-z)；等压面方程式：ω2r22-gz=C；自由液面方程式：ω2r22-gz=0。

注意：p0为自由液面上的压力。

10．静止液体作用在平面上的总压力计算式：P=(p0+γhc)A=pcA，其中p0为自由液面上的相对压力。

压力中心计算式：yD=yc+γsinαIxc (p0+γycsinα)AIxcycA或yD-yc=IxcycA。

当自由液面上的压力为大气压时：yD=yc+矩形截面的惯性矩Ixc计算式：Ixc=圆形截面的惯性矩Ixc计算式：Ixc11bh3；三角形截面的惯性矩Ixc计算式：Ixc=bh3 1236π4=d 6411．静止液体作用在曲面上的总压力的垂直分力计算式：Pz=p0Az+γVP，注意：式中p0应为自由液面上的相对压力。

(完整版)流体力学

第1章绪论一、概念1、什么是流体？在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体（易流动性是命名的由来）流体质点的物理含义和尺寸限制？宏观尺寸非常小，微观尺寸非常大的任意一个物理实体宏观体积极限为零，微观体积大于流体分子尺寸的数量级什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；假设组成流体的最小物质是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断组成，质点之间不存在间隙。

分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸2、可压缩性的定义；作用在一定量的流体上的压强增加时，体积减小体积弹性模量的定义、与流体可压缩性之间的关系及公式；Ev=-dp/（dV/V）压强的改变量和体积的相对改变量之比Ev=1/Κt 体积弹性模量越大，流体可压缩性越小气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量；等温Ev=p等嫡Ev=kp k=Cp/Cv不可压缩流体的定义及体积弹性模量；作用在一定量的流体上的压强增加时，体积不变Ev=dp/(dρ/ρ）（低速流动气体不可压缩)3、流体粘性的定义;流体抵抗剪切变形的一种属性动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；动力粘度：μ，单位速度梯度下的切应力μ=τ/（dv/dy)运动粘度：ν，动力粘度与密度之比，v=μ/ρ理想流体的定义及数学表达;v=μ=0的流体牛顿内摩擦定律(两个表达式及其物理意义）；τ=+-μdv/dy（τ大于零）、τ=μv/δ切应力和速度梯度成正比粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；液体：液体分子间的距离和分子间的吸引力，温度升高粘性下降气体：气体分子热运动所产生的动量交换，温度升高粘性增大牛顿流体的定义；符合牛顿内摩擦定律的流体4、作用在流体上的两种力。

质量力：与流体微团质量大小有关的并且集中在微团质量中心上的力表面力：大小与表面面积有关而且分布在流体表面上的力二、计算1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动.第2章流体静力学一、概念1、流体静压强的特点;理想流体压强的特点(无论运动还是静止）；流体内任意点的压强大小都与都与其作用面的方位无关2、静止流体平衡微分方程，物理意义及重力场下的简化微元平衡流体的质量力和表面力无论在任何方向上都保持平衡欧拉方程 =0 流体平衡微分方程重力场下的简化：dρ=—ρdW=—ρgdz3、不可压缩流体静压强分布（公式、物理意义)，帕斯卡原理;不可压缩流体静压强基本公式z+p/ρg=C不可压缩流体静压强分布规律 p=p0+ρgh平衡流体中各点的总势能是一定的静止流体中的某一面上的压强变化会瞬间传至静止流体内部各点4、绝对压强、计示压强（表压)、真空压强的定义及相互之间的关系;绝对压强：以绝对真空为起点计算压强大小记示压强：比当地大气压大多少的压强真空压强：比当地大气压小多少的压强绝对压强=当地大气压+表压表压=绝对压强—当地大气压真空压强=当地大气压-绝对压强5、各种U型管测压计的优缺点；单管式：简单准确；缺点：只能用来测量液体压强，且容器内压强必须大于大气压强，同时被测压强又要相对较小，保证玻璃管内液柱不会太高U：可测液体压强也可测气体压强；缺：复杂倾斜管：精度高;缺点：?？6、作用在平面上静压力的大小（公式、物理意义）。

流体力学1

-40C
水 0.294 106 m 2 /s
1000C
空气 1.49 105 Pa s
空气 2.18 105 Pa s
空气 0.98 105 m 2 /s
空气 2.31 105 m 2 /s
空气的动力粘性系数比水小2个数量级，但空气的运动粘性系数比水大。空气的粘性系数随温度升高而增大，而水的粘性系数随温度升高而减小。
微观（分子自由程的尺度）上看，流体质点是一个足够大的
分子团，包含了足够多的流体分子，以致于对这些分子行为的统计平均值将是稳定的，作为表征流体物理特性和运动要素的物理量定义在流体质点上。
2.7 1016 个分子
1mm3空气 ( 1个大气压，00C)
• 连续介质假设
连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占
力）予以抵抗，并在撤除外力后恢复原形，流体的这种性质称为压缩性。
p V
p+Δp V-ΔV
•
d V / V d/ dV 将相对压缩值与压强增量 d p之比值称 dp dp V 1 dp 为压缩系数，其倒数 K 称为体积 K 随温度和压强而变，随温度变化不显著。液体的 K
值很大，除非压强变化很剧烈、很迅速，一般可不考虑压缩性，作不可压缩流体假设，即认为液体的 K 值为无穷大，密度为常数。但若考虑水下爆炸、水击问题时，则必须考虑压缩性。
§1—3 作用在流体上的力
流体不能承受集中力，只能承受分布力。分布力按表现形式又分为：质量力、表面力。
，指向表面力受体外侧，所受表面力为 ΔP ，则应力
P p n lim A0 A
n

流体力学(1)

1、粘性的表现：A 与 B 盘之间充满液体，当 B 盘转时，A 盘也随之转动，为什么? n B 盘转动粘附到盘 B 上的第1 3 2 层液体转动 1层与2层紧紧吸附 1 2层带3层在一起并带2层转动 n 3层带 A 盘转动（ n n ）。转动
A
B
图1-1a 粘性及表现
第一章
流体及其物理性质
1 1 Vd 2 Vd d
则： dV V d
( d 0)
dV 1 m m d (1) d 1 d d( ) d( ) 推导2： 2 V
第一章
流体及其物理性质
○ 弹性模量（数）E ：
p
当：压强升高1个大气压时（即 dp 1at 105 pa）。
1 d 根据： p dp
则： d dp p 105 (109 2) 2 104
第一章
流体及其物理性质
即：当水压升高 1at 时，其密度增加二万分之一倍。
认为：液体不可压缩，即 c 。
第一章
流体及其物理性质
●条件：两板间充满液体，下板固定，上
y
U
F 作用以U 平移。
F
(u du)dt
c d
dy
u du
c
dy
d
b
dudt
d
c
T T
d
a b
u
（快层）
u du
a
图1-3
udt
a
b
u（慢层）
速度分布与流体微团变形
●流层速度分布：附着在上板流层速度为 U ，下板流层不动，中间层在接触面上产生内摩擦力并相互作用，其速度按线性（U 较慢）或非线性（U 较快）分布。

(完整版)流体力学第一章流体力学绪论

第一章绪论§1—１流体力学及其任务1、流体力学的任务：研究流体的宏观平衡、宏观机械运动规律及其在工程实际中的应用的一门学科。

研究对象：流体,包括液体和气体。

2、流体力学定义：研究流体平衡和运动的力学规律、流体与固体之间的相互作用及其在工程技术中的应用.3、研究对象：流体(包括气体和液体）。

4、特性：•流动(flow)性，流体在一个微小的剪切力作用下能够连续不断地变形,只有在外力停止作用后,变形才能停止。

•液体具有自由（free surface）表面，不能承受拉力承受剪切力（ shear stress)。

•气体不能承受拉力,静止时不能承受剪切力，具有明显的压缩性，不具有一定的体积，可充满整个容器。

流体作为物质的一种基本形态，必须遵循自然界一切物质运动的普遍，如牛顿的力学定律、质量守恒定律和能量守恒定律等。

5、易流动性：处于静止状态的流体不能承受剪切力,即使在很小的剪切力的作用下也将发生连续不断的变形,直到剪切力消失为止。

这也是它便于用管道进行输送，适宜于做供热、制冷等工作介质的主要原因.流体也不能承受拉力，它只能承受压力.利用蒸汽压力推动气轮机来发电，利用液压、气压传动各种机械等,都是流体抗压能力和易流动性的应用.没有固定的形状，取决于约束边界形状，不同的边界必将产生不同的流动。

6、流体的连续介质模型流体微团——是使流体具有宏观特性的允许的最小体积。

这样的微团，称为流体质点。

流体微团：宏观上足够大,微观上足够小。

流体的连续介质模型为:流体是由连续分布的流体质点所组成，每一空间点都被确定的流体质点所占据,其中没有间隙，流体的任一物理量可以表达成空间坐标及时间的连续函数，而且是单值连续可微函数。

7流体力学应用:航空、造船、机械、冶金、建筑、水利、化工、石油输送、环境保护、交通运输等等也都遇到不少流体力学问题。

例如,结构工程:钢结构，钢混结构等.船舶结构；梁结构等要考虑风致振动以及水动力问题；海洋工程如石油钻井平台防波堤受到的外力除了风的作用力还有波浪、潮夕的作用力等，高层建筑的设计要考虑抗风能力;船闸的设计直接与水动力有关等等。

流体力学-第1章

xy yx (
u y
x u z yz zy ( y u zx xz ( x z
u x ) y u y ) z u z ) x
3、粘性流体运动微分方程
u x u x u x u x 1 p 2 X u x ux uy uz x t x y z 又称纳维-斯托 u y u y u y u y 克斯方程， 1 p 2 Y u y ux uy uz y t x y z 简称N-S方程 1 p u z u z u z u z 2 Z u z ux uy uz z t x y z 1 u 2 向量表示： f p u (u )u t
急变流缓变流均匀流缓变流急变流缓变流急变流
缓变流
缓变流
急变流
急变流
渐变流过流断面的压强分布
p z C g
例2 水在倾斜管中流动，用U形水银压力计测量A点压强，压力计所指示的读数如图，求A点压强。解：
A E 60cm D 30cm
p A 0.3 水银 0.6 水 0.3 13.6 9.8 0.6 9.8 34.1 kPa
p1
即：
理想流体恒定元流的伯努利方程或称能量方程
翼型动画
总水头线
u2 z H (常数) 2g p
u12 / 2 g
b c
p1 / g
2 u2 / 2g
b'
位置水头
压强水头
速度水头
总水头
静水头线
c' H
1
不可压缩理想流体在重力场中作恒定流动时，沿流线单位重力流体的总水头线为一平行于基准线的水平线。

工程流体力学第1章_流体的主要物理性质

第1章流体的主要物理性质
1
第1章流体的主要物理性质
§1.1 流体的概念
1、什么是流体？
凡是没有一定形状、容易流动的物质都称为流体。流体包括液体和气体。
2
第1章流体的主要物理性质
2、流体的基本特征
与固体相比较：固体：分子间距小，分子排列紧密，不易变形，体积固定。从力学性质看：可以承受压力、拉力、切力。流体：分子间距大，分子排列松散，易变形（受任何微小剪切力作用时，就要发生连续不断的变形，即流动），易流动性是流体和固体的显著区别。从力学性质看：可以承受压力，一般不能承受拉力，静止时不受切力。液体与气体的不同点：液体：不容易被压缩，体积较为固定，在容器内有自由表面。气体：很容易被压缩，体积不固定，无自由表面。
数学表达式：
M MV ，即水水 M 水 M 水 V 水水
3 注意：式中水、水始终为常数，应记住：水 1000kg m
水 9800N m3
气体的相对密度；在同温同压下，气体的密度与空气的密度之比。
注意：相对密度是一比值，为无因次量。
粘性：指当流体微团发生相对运动时产生切向阻力的性质。
18
第1章流体的主要物理性质
（2）粘性产生的原因
粘性内摩擦力实质上是流体微观分子作用的宏观表现。分析其产生的物理原因，需要从分子微观运动来说明。
粘性产生的原因有两个：
①由于分子间的吸引力（内聚力）； ②由于分子不规则运动的动量交换。
对于液体：由于分子间距小，在低速流动时，不规则运动较弱，因此，粘性力的产生主要取决于分子间的引力。对于气体：由于分子间距较大，吸引力很小，不规则运动强烈，所以，其粘性力产生的原因主要取决于分子不规则运动的动量交换。

流体力学-1

M孔的孔面平行与流线。两处的压强差可从 U形管中液面的高度差测得，即
P A PM 1 2
v
2
gh
v
2 gh

式中h是U形管中液面的高度差，是U形管中液体的密度。
例题水在截面不同的水平管中作稳定流动，出口处的截面积为管的最细处的3倍。若出口处的流速为 2m/s，问最细处的压强为多少？若在此最细处开一小孔，水会不会流出来？解：由连续性方程S1 v1 = S2 v2 ，得S2 = 6（m/s）
Q SB
0（m/s） . 12 12 2 10
20 （ m/s） 4 60 10 0 . 12
vB
又根据柏努利方程可得 PB = PA+ρ vA2－ρ vB2－ρ ghB = 9.8× 2 2×105+ ×1000×122 – 2
1 1 ×1000× 202 –1000× 2
= 5.24×104 (N/m2)
三、柏努利方程的应用
1、汾丘里流量计（Venturimeter）
液体中间逐渐缩小稳定流动。 S1、P1、v1 和S2、P2、v2
P1 1 2
v1 P2
2
1 2
v2
2
S1 v1 = S2 v2 P1-P2=ρ gh
解得：
v1 S
2 gh
2
S1
第五章
液体的流动
• 流体（fluid）
气体和液体
•流动性流体各部分之间极易发生相对移动，因而没有固定的形状。 •流体力学（fluid mechanics）
流体静力学 (hydrostatics) 研究静止流体规律的
学科，如阿基米德原理、帕斯卡原理等。

流体力学第一章

不可压缩流体——液体——β值：每增加1个大气压，水体积压缩为1/20000，所以，一般不考虑水体的压缩。若E=∞，ρ=const 实际液体：惯性、重力……，水流运动复杂；理想液体：实际液体的简化——即ρ=const，不膨胀，无粘性，无表面张力。气体——可压缩流体。
求。牛顿三定律（惯性定律、F=ma、作用力与反作用力）质量守恒定律能量守恒及其转化规律动量守恒定律
水力学
（1）质量守恒定律
dm 0 dt
（2）机械能转化与守恒定律：动能+压能+位能+能量损失 =常数
（3）牛顿第二运动定律
F ma
（4）动量定律
d (mu ) F dt
二、连续介质模型实质——分子间有间隙，分子随机运动导致物理量不连续。
1.2.2 表面力
1、表面力：又称面积力（Surface Force），是毗邻流体或其它物体作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。它的大小与作用面面积成正比。按作用方向可分为：压力：垂直于作用面。
切力：平行于作用面。
2 或 Pa N/m 2、应力：单位面积上的表面力，单位：压强 p lim P A0 A T
后续课程：水文学、土力学、工程地质等；并直
接服务于工程应用。 • 其他：a.素质教育——“力学文化”、“水文化” ;
b .注册工程师考试必考科目;
c .研究生入学考试必考或选考科目之一。
本课程的基本要求 • 具有较为完整的理论基础，包括：（1）掌握流体力学的基本概念；（2）熟练掌握分析流体力学的总流分析方法，熟悉量纲分析与实验相结合的方法，了解求解简单平面势流的方法；（3）掌握流体运动能量转化和水头损失的规律，对传统阻力有一定了解。

《流体力学》课件-(第1章绪论)

流体力学
流体
强调水是主要研究对象比较偏重于工程应用土建类专业常用
力学
宏观力学分支遵循三大守恒原理
水力学
水
力学
§1.1.1 流体力学的任务和研究对象
二、研究对象流体指具有流动性的物体，包括气体和液体二大类。
流动性
•即任一微小剪
切力都能使流体发生连续的变形
•
流体的共性特征
基本特征：具有明显的流动性；气体的流动性大于液体。流体只能承受压力，不能承受拉力，在即使是很小剪切力
二. 表面力是指作用在所研究的流体表面上的力，它是相邻流体之间或固体壁面与流体之间相互作用的结果。它的大小与流体的表面积成正比；方向可分解为切向和法向。
• 设面积为 ΔA 的流体
nFLeabharlann 面元，法向为 n ，指向表面力受体外侧，所受表面力为 ΔF ，则应力
F f n lim A0 A
第一阶段：古典流体力学阶段奠基人是瑞士数学家伯努利(Bernoulli，D．)和他的亲密朋友欧拉(Euler，L.)。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 (Navier,C .H.) 和斯托克斯 (Stokes ， G．G．)建立了粘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。
第1章绪论第2章流体静力学第3章一元流体动力学理论基础第4章流动阻力与能量损失第5章孔口、管嘴出流和有压管流第6章量纲分析与相似原理
第一章绪论

第1章流体力学基础部分

∵ 液体在静止状态下不呈现粘性
∴ 内部不存在切向剪应力而只有法向应力（2）各向压力相等
∵ 有一向压力不等，液体就会流动
∴ 各向压力必须相等
1.2.2 静止液体中的压力分布
1、液体静力学基本方程式
质量力（重力、惯性力）作用于液体的所有质点作用于液体上的力
表面力（法向力、切向力、或其它物体或其它容器对液体、一部
赛氏秒SUS：
雷氏秒R：
美国用
英国用
巴氏度0B：
法国用
恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系： ν=（7.310E – 6.31/0E）×10-6
m2/s
三、液体的可压缩性
可压缩性: 液体受压力作用而发生体积缩小性质 1、液体的体积压缩系数（液体的压缩率）定义：体积为V的液体，当压力增大△p时，体积减小△V, 则液体在单位压力变化下体积的相对变化量公式:
工作介质: 传递运动和动力液压油的任务润滑剂: 润滑运动部件冷却、去污、防锈
1、对液压油的要求
（1）合适的粘度和良好的粘温特性；
（2）良好的润滑性；
（3）纯净度好，杂质少；（4）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。（5）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；（7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和燃点高，流动点和凝固点低。（凝点:油液完全失去其流动性的最高温度）（8）对人体无害，对环境污染小，成本低，价格便宜
υ=q/A
1.3.2 连续性方程--质量守恒定律在流体力学中的应用
1、连续性原理--理想液体在管道中恒定流动时，根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此在单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。 2、连续性方程 ρ 1υ1A1=ρ 2υ2A2 若忽略液体可压缩性 ρ 1=ρ 则 υ1A1=υ2A2 或q=υA=常数

流体力学(1)

流体力学1.流体特征：a. 具有流动性b. 无固定形状c. 外力作用, 内部发生相对运动，不断变形2.粘度是流体本身所固有的，总是与速度梯度相联系，只有在运动时才显现出来。

3.影响因素分析a) 液体的粘度：是内聚能的体现，随温度升高而减小，而压强有所变化时，液体的粘度也基本不变。

b) 气体的粘度: 是分子热运动互相碰撞的表现，随温度升高而增大4.在重力作用下，静止流体中各点的势能相等。

为势能和压强势能可以相互转化总量不变5.粘性系数等于零的流体，即不具有粘性的流体为理想流体。

6.流体处于静止或相对静止状态，两者都表现不出黏性作用，即切向应力都等于零7.流体静力学的方程的表达式表明，静止流体的总势能，既为势能和压力势能的和是恒定的8.流体的压缩性和膨胀性9.静止流体的静压能是pv（错）10.计示压力Pe= 绝对压强－大气压；真空度p p v v = 大气压－绝对压强11.用倾斜U型管压差计，双液体U型管压差计可用来测量微小压差12.等压面成立的条件：连通、静止、均质、等高13.流体静压强有两个基本特性：（1 ）流体静压强的方向与作用面相垂直，并指向作用面的内法线方向。

（2 ）静止流体中任意一点流体压强的大小与作用面的方向无关，即任一点上各方向的流体静压强都相同。

14.流体不随时间变化，紧随位置改变15.U型管压差计，密闭容器内液体测量，室内U型管，液压千斤顶是流体静力学方程的应用的例子16.1截面势> 2截面势,流体从1截面流向2截面17.一维流动：管道内流体流动；二维流动：玻璃面上水流动；三维流动：浇铸钢水的流动18.某流体做稳定流动，从细管子流进粗管子，管子水平放置能量形式动能转化为静压能19.运动流体某一截面的总机械能包括动能，位能，静压能20.拉格朗日法-也称随体描述，着眼于流体质点，认为流体物理量随流体质点及时间变化；欧拉法-也称空间描述，着眼于空间点，认为流体物理量随流体空间点及时间变化21.垂直于总流的横断面称为总流的过流截面，可以是平面，也可以是曲面22.生产中运输任务一定，采用的输送管管径与管内流速成反比23.要测量管道中流体的速度，一般采用皮托管来进行24.上口水槽中放置一虹吸管放水，虹吸管内流体的压强小于当地大气压强25.流动状态1.层流与湍流的区别：层流没有径向运动（脉动），只有轴向运动。

一、流体力学

• 分类：按运动方式分为流体静力学和流体分类：按运动方式分为流体静力学流体静力学和动力学。动力学。
2
流体力学概论
• 应用：在水利工程学、空气动力学、气象学、气应用：在水利工程学、空气动力学、气象学、体和液体输运、体和液体输运、动物血液循环和植物液汁输运等领域有运用。领域有运用。
高尔夫球表面为什么有很多小凹坑？高尔夫球表面为什么有很多小凹坑？
v1
1 2
v2
3
v3
8
1.2
理想流体的定常流动流管——流线围成的管子流线围成的管子. 流管流线围成的管子
一般流线分布随时间改变. 一般流线分布随时间改变
二、定常流动
空间各点流速不随时间变化称定常流动. 空间各点流速不随时间变化称定常流动
定常流动流体能加速流动吗？加速流动吗？
v = v ( x, y, z)
1 2 1 2 P + ρvA = P + ρvB A B 2 2 SAvA = SBvB
A B h1 h H1
∵P −P = (ρ银 −ρ流)gh B A
2(ρ银 −ρ流)gh ∴vA = ρ流[1−(SA / SB)2]
所以流量为
Q= SAvA = SBvB = SASB
2(ρ银 −ρ流)gh 2 2 ρ流(SB −SA)
阻力系数约为0.8 阻力系数约为
阻力系数仅为0.137 阻力系数仅为
3
流体力学概论
• 应用：应用：
植物水分运输动力？植物水分运输动力？人体血液循环图毛细作用渗透压水分中的负压强
4
1.1
流体静力学
1、静止流体内应力的特点压强、
静止流体内部应力的特点：静止流体内部应力的特点： a、 ∆ ⊥∆ ，无切向应力。（表现为流动性） F S b、同一点不同方位的截面的应力大小相等。由上述第二个特点可引入：压强P 由上述第二个特点可引入：压强

流体力学第一章

分子平均自由程 << 流体质点尺度 << 流动问题的特征长度
二、连续介质的概念（2）
问题：按连续介质的概念，流体质点是指 A、流体的分子 B、流体内的固体颗粒 C、几何的点 D、几何尺寸同流动空间相比是极小量, 又含有大量分子的微元体
连续介质：质点连续地充满所占空间的流体。
连续介质模型
组成流体的最小物质实体是流体质点流体由无限多的流体质点连绵不断地组成，质点之间无间隙
流体的主要物理性质
？问题：与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是： A、切应力和压强 B、切应力和剪切变形速率 C、切应力和剪切变形 D、切应力和流速
牛顿流体：内摩擦力按粘性定律变化的流体非牛顿流体：内摩擦力不按粘性定律变化的流体
流体的主要物理性质
动力粘性系数μ：又称绝对粘度、动力粘度、粘度，是反映流体粘滞性大小的系数。
二、连续介质的概念（2）
连续介质模型的优点：
1、排除了分子运动的复杂性。 2、物理量作为时空连续函数，可以利用连续函数这一数学工具来研究问题。
二、连续介质的概念（2）
连续介质模型不适用
稀薄气体，激波面等
第二节
流体的主要物理性质
流体的主要物理性质
流体的主要性质
可流动性惯性粘性可压缩性
流体的粘度是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的
y F C u+u u U
τ
τ
h B
U=0
x
流体的主要物理性质
粘性是流体抵抗剪切变形(相对运动)的一种属性流体层间无相对运动时不表现粘性
粘性产生的机理
液体
分子间内聚力
流体团剪切变形
改变分子间距离
分子间引力阻止距离改变内摩擦抵抗变形

流体力学第一章流体的物理性质和宏观模型

连续介质假设：把由离散分子构成的实际流体看成是有无数流体质点没有间隙连续分布构成的，
这就是所谓的流体连续介质假设。
质点力学中把实际物体抽象概括称为“质点”（有质量但无体积）
流体质点（或流点、流体微团或流体微元）=大量流体分子的集合。
对流点的尺度要求：既要充分小（以使它在流动中可当作“点”），又要足够大（能保持大量分子，具有确定的统计平均效应）。
某人坐在匀速运动的飞机上测量和记录周围各点空气的速度和压强，请问它采用的研究方法是：
大气流体力学（Fluid Mechanics of the Atmosphere）：以大气为主要研究对象的流体力学。
二. 流体力学研究方法
流体力学的研究方法分三个方面。
1．理论分析方法：
理论分析的一般过程是：建立力学模型，用物理学基本定律推导流体力学数学方程，用数学方法求解方程，检验和解释求解结果。
流体力学
引言
一、流体力学的研究对象
水－－液体空气－－气体
海洋流体地球流体大气
问题：流体的运动规律如何？流体运动时对处于其中的其他物体会产生的影响和作用如何？
流体力学的基本内容。
流体力学是力学的一个分支，它以流体为研究对象，是研究流体运动规律，以及流体与固体之间相互作用规律的一门学科。
流体的力学定义：流体不能抵抗任何剪切力作用下的剪切变形趋势。
流体的易变形性是流体的决定性特征，这决定了流体的许多特征行为：
当受到剪切力持续作用时，固体的变形是有限的，流体能产生无限大变形（流动）
2.流体的粘性
当流体层之间存在相对运动或切形变时，流体的这种抗切变性，或阻碍流体层相对运动的特性，称作粘性。

流体力学1

流体力学 - 第一章流体属性及静力学

流体力学第一章

流体力学1

《流体力学》Ⅰ主要公式及方程式讲解

(完整版)流体力学

流体力学1

流体力学(1)

(完整版)流体力学 第一章 流体力学绪论

流体力学-第1章

工程流体力学第1章_流体的主要物理性质

流体力学-1

流体力学第一章

《流体力学》课件-(第1章 绪论)

第1章流体力学基础部分

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一、流体力学

流体力学 第一章

流体力学 第一章 流体的物理性质和宏观模型

(完整版)流体力学第一章流体力学绪论

《流体力学》课件-(第1章绪论)

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流体力学第一章流体的物理性质和宏观模型