流体力学第一章

合集下载

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。

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

第一章流体力学基本概念

分别运动至A’,B’,C’,D’点，则有
A
B
A'
B'
udt
E D D D A A (u d)d u u t d dtudt
图1-2 速度梯度
由于
du ED
dt
因此得速度梯度 duED tgd d
dy dydt dt dt
可以看出dθ为矩形ABCD在dt时间后剪切变形角度，这就表明速度梯度实质上就是流体运动时剪切变形角速度
•第一章流体力学基本概念
随着科学技术的不断进步，计算机的发展和应用，流体力学的研究领域和应用范围将不断加深和扩大。从总的发展趋势来看，随着工业应用日益扩大，生产技术飞速发展，不仅可以推动人们对流动现象深入了解，为科学研究提供丰富的课题内容，而且也为验证已有的理论、假设和关系提供机会。理论和实践密切结合，科学研究和工业应用相互促进，必将推动本学科逐步成熟并趋于完善。
第一章流体力学基本概念
第一节流体力学的发展、应用及其研究方法第二节流体的特征和连续介质假设第三节流体的主要物理性质及分类第四节作用在流体上的力
•第一章流体力学基本概念
第一节流体力学的发展、应用及其研究方法
一、流体力学发展简史
流体力学是研究流体的平衡及运动规律，流体与固体之间的相互作用规律，以及研究流体的机械运动与其他形式的运动（如热运动、化学运动等）之间的相互作用规律的一门学科。流体力学属于力学范畴，是力学的一个重要分支。其发展和数学、普通力学的发展密不可分。流体力学起源于阿基米德（Archimedes，公元前278~公元前212）对浮力的研究。
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化的。当压缩性对所研究的流动影响不大，可以忽略不计时，这种流动成为不可压缩流动，反之称为可压缩流动。通常，液体的压缩性不大，所以工程上一般不考虑液体的压缩性，把液体当作不可压缩流体来处理。当然，研究一个具体流动问题时，是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体，而更主要是由具体条件来决定。

第一章流体力学的基本概念

当i j 时当i j 时
（b）]；2）转动，使正方形绕4轴转动，直至对角线42与
42重合[图1-1（c）]，则其转角为242；3）变形，剪切正方形1234，并拉伸42对角线，使2与2重合[图1-1 （d）]。由此可见，这种流线都是直线的简单流动，也还是由平动、转动、变形这三种运动形式复合而成的。
分析一般情况下流体运动的分解
ai ei a1e1 a2e2 a3e3 ax i a y j az k a
ei e1 e2 e3 i j k xi x1 x2 x3 x y z
描述流体运动的两种方法
速度分解定理
变形速度张量
应力张量
本构方程漩涡运动的基本概念
第一节描述流体运动的两种方法
一、拉格朗日法
拉格朗日法是从分析各个流体质点的运动状态着手来研究整个流场的流体运动的。该方法的基本思想是：从某个时刻开始跟踪每一个流体质点，记录这些质点的位置、速度、加速度及其它物理参数的变化。这种方法是离散的质点运动描述方法在流体力学中的推广。该方法的分析公式为

r a, b, c, t t
,
2 r a , b, c , t a t 2
p p a, b, c, t ,
T T a, b, c, t ,
a, b, c, t
拉格朗日法初看容易理解，但就某些特定问题来求解方程是很困难的。
b1 b3 b3 b1 b1 b2 b2 b2 b3 a1 a2 a3 a2 a3 a2 a3 e1 a1 e2 a1 e3 x2 x3 x2 x3 x2 x3 x1 x1 x1

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

第一章流体力学的基础知识

u P u Z1 Z2 2g 2g P
假设从1—1断面到2—2断面流动过程中损失为h，则实际流体流动的伯努利方程为
2 u12 P u2 Z1 Z2 h 2g 2g
2 1
2 2
P
第一章流体力学的基础知识
1.3 流体动力学基础
【例 1.2 】如图 1-7所示，要用水泵将水池中的水抽到用水设备，已知该设备的用水量为 60m3/h ，其出水管高
单体面积上流体的静压力称为流体的静压强。
若流体的密度为ρ，则液柱高度h与压力p的关系为：
p=ρgh
第一章流体力学的基础知识
1.2 流体静力学基本概念
1.2.1 绝对压强、表压强和大气压强
以绝对真空为基准测得的压力称为绝对压力，它是流体的真实压力；以大气压为基准测得的压力称为表压或真空度、相对压力，它是在把大气压强视为零压强的基础上得出来的。
第一章流体力学的基础知识
1.3 流体动力学基础
（3）射流
流体经由孔口或管嘴喷射到某一空间，由于运动的流体脱离了原来的限制它的固体边界，在充满流体的空间继续流动的这种流体运动称为射流，如喷泉、消火栓等喷射的水柱。
第一章流体力学的基础知识
1.3 流体动力学基础
4. 流体流动的因素
（1）过流断面
2. 质量密度
单位体积流体的质量称为流体的密度，即ρ=m/V
3. 重量密度
流体单位体积内所具有的重量称为重度或容重，以γ 表示。γ=G/V
第一章流体力学的基础知识
1.1 流体主要的力学性质
质量密度与重量密度的关系为：
γ=G/V=mg/V=ρg
4. 粘性
表明流体流动时产生内摩擦力阻碍流体质点或流层间相对运动的特性称为粘性，内摩擦力称为粘滞力。粘性是流动性的反面，流体的粘性越大，其流动性

(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》第一章绪论

欧拉法
以空间固定点作为研究对象，通过研究流体质点经过固定点的速度和加速度来描述流体的运动。
质点导数法
通过研究流体质点在单位时间内速度矢量的变化率来描述流体的运动。
流体运动的分类
层流运动
流体质点沿着直线或近似的直线路径运动，各层流体质点互不混杂，具有规则的流动结构。
湍流运动
流体质点运动轨迹杂乱无章，各流体质点之间相互混杂，流动结构复杂多变。
流体静力学基础
总结词
流体静力学基础
详细描述
流体静力学是研究流体在静止状态下的力学性质的科学。其基础概念包括流体静压力、流体平衡的原理等，这些原理在工程实践中有着广泛的应用。
03
流体运动的基本概念
流体运动的描述方法
01
02
03
拉格朗日法
以流体质点作为研究对象，通过追踪流体质点的运动轨迹来描述流体的运动。
《流体力学》第一章绪论
目录
• 流体力学简介 • 流体的基本性质 • 流体运动的基本概念 • 流体动力学方程 • 绪论总结
01
流体力学简介
流体力学的定义
流体力学是研究流体（液体和气体）的力学性质和运动规律的学科。
它涉及到流体在静止和运动状态下的各种现象，以及流体与其他物体之间的相互作用。
波动运动
流体在压力、温度、浓度等外部扰动作用下产生波动现象，如声波、水波等。
流体运动的守恒定律
动量守恒定律
流体系统中的动量总和在封闭系统中保持不变，即流入和流出封闭系统的动量之差等于系统内部动量的变化量。
质量守恒定律
流体系统中质量的增加或减少等于流入和流出封闭系统的质量流量之差。
能量守恒定律
古希腊哲学家阿基米德研究了流体静力学的基本原理，奠定了流体静力学的基础。

第1章流体力学基本知识

数学表达式：
二、流体的粘滞性粘滞性：流体内部质点间或层流间因相对运动而产生内摩擦力（切力）以反抗相对运动的性质。
牛顿内摩擦定律：
F－内摩擦力,N; S－摩擦流层的接触面面积,m2；
τ－流层单位面积上的内摩擦力（切应力）,N/
m2；
du/dn－流速梯度，沿垂直流速方向单位长度的流速增值；

hω1-2 ＝Σhf＋Σhj
二、流动的两种型态－－层流和紊流
二、流动的两种型态－－层流和紊流

实验研究发现，圆管内流型由层流向湍流的转变不仅与流速u有关，而且还与流体的密度、粘度以及流动管道的直径d有关。将这些变量组合成一个数群du/，根据该数群数值的大小可以判断流动类型。这个数群称为雷诺数，用符号Re表示，即

从元流推广到总流，得：

由于过流断面上密度ρ为常数，以
u d u d
1 1 1 2 2 1 2
2

带入上式，得：

ρ1Q1 ＝ρ2 Q2 Q＝ωv ρ1ω1v 1＝ρ2ω2v 2
（1－11）
（1－11a）

（1－11）、（1－11a）－－质量流量的连续性方程式。
建筑设备工程
第一章流体力学基本知识第1节流体的主要物理性质第2节流体静压强及其分布规律第3节流体运动的基本知识第4节流动阻力和水头损失第5节孔口、管嘴出流及两相流体简介

本章介绍流体静力学，流体动力学，流体运动的基本知识，流体阻力和能量损失，通过本章的学习可以对流体力学有一个大概的了解，但讲到的内容是很基础的。

v
2 2 2
2g
h12

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。

第1章流体力学基本知识-PPT精品

ρ1u1dω1dt＝ρ2u2dω2dt 或 ρ1u1dω1＝ρ2u2dω2
从元流推广到总流，得：
1u1d1 2u2d2
1
2
由于过流断面上密度ρ为常数，以
带入上式，得：
ρ1Q1 ＝ρ2 Q2 Q＝ωv
ρ1ω1v 1＝ρ2ω2v 2
（1－11）（1－11a）
单位时间内通过过流断面dω的液体体积为 udω ＝dQ
4.流量：单位时间内通过某一过流断面的流体体积。一般流量指的是体积流量，单位是 m3/s或L/s。
5.断面平均流速：断面上各点流速的平均值。通过过流断面的流量为
Qvud
断面平均流速为：
v

ud

Q
建筑设备工程
第一章流体力学基本知识第1节流体的主要物理性质第2节流体静压强及其分布规律第3节流体运动的基本知识第4节流动阻力和水头损失第5节孔口、管嘴出流及两相流体简介
本章介绍流体静力学，流体动力学，流体运动的基本知识，流体阻力和能量损失，通过本章的学习可以对流体力学有一个大概的了解，但讲到的内容是很基础的。
确定流体等压面的方法，有三个条件：
必须在静止状态；在同一种流体中；而且为连续液体。
2.分析静止液体中压强分布：
静止液体中压强分布
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有：上表面压力
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有：下底面的静水压力
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有：柱体重力
静压。 rv2/2g－－工程上称动压。
p12vg12 p22vg22h12
p ＋ rv2/2g－－过流断面的静压与动压之和，工程上称全压。

《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

流体力学基本知识

第一章流体力学基本知识解析第一节流体及其空气的物理性质流动性是流体的基本物理属性。

流动性是指流体在剪切力作用下发生连续变形、平衡破坏、产生流动，或者说流体在静止时不能承受任何剪切力。

易流动性还表现在流体不能承受拉力。

(一) 流体的流动性通风除尘与气力输送涉及的流体主要是空气。

流体是液体和气体的统称，由液体分子和气体分子组成，分子之间有一定距离。

但在流体力学中，一般不考虑流体的微观结构而把它看成是连续的。

这是因为流体力学主要研究流体的宏观运动规律它把流体分成许多许多的分子集团，称每个分子集团为质点，而质点在流体的内部一个紧靠一个，它们之间没有间隙，成为连续体。

实际上质点包含着大量分子，例如在体积为10-15cm3的水滴中包含着3×107个水分子，在体积为1mm3的空气中有2.7×1016个各种气体的分子。

质点的宏观运动被看作是全部分子运动的平均效果，忽略单个分子的个别性，按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。

然而，也不是在所有情况下都可以把流体看成是连续的。

高空中空气分子间的平均距离达几十厘米，这时空气就不能再看成是连续体了。

而我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体均可视为连续体。

所谓连续性的假设，首先意味着流体在宏观上质点是连续的，其次还意味着质点的运动过程也是连续的。

有了这个假设就可以用连续函数来进行流体及运动的研究，并使问题大为简化。

（二）惯性（密度）流体的第一个特性是具有质量。

流体单位体积所具有流体彻底质量称为密度，用符号ρ表示。

在均质流体内引用平均密度的概念，用符号ρ表示：Vm =ρ 式中： m ——流体的质量[Kg]；V ——流体的体积[m 3]；ρ——流体密度Kg/m 3。

但对于非均质流体，则必需用点密度来描述。

所谓点密度是指当ΔV →0值的极限（dV dm V m V 0 lim ），即： dV dm V m lim V =∆∆=→∆0ρ公式中，ΔV →0理解为体积缩小为一点，此点的体积可以忽略不计，同时，又必须明确，这点和分子尺寸相比必然是相当大的，它必定包括多个分子，而不至丧失流体的连续性。

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
返回
前页
后页
主题
西
1.1 概述
安
交 • 3 作用在流体上的力
大化
子课件
返回
前页
后页
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’
返回
前页
后页
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。

流体力学第一章知识点

第一章绪论一、连续介质的概念将流体认为是充满其所占据空间无任何孔隙的质点所组成的连续体。

二、液体的主要物理性质（1）惯性、质量、密度（2）压缩性（热胀性）与表面张力特性压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大的性质；热胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小的性质。

1、对于液体液体的压缩性一般用压缩系数β来表示。

如对液体体积V ，密度ρ，压强增大dp ，密度增大ρd ，压缩系数的定义：dpd ρρβ=压缩系数： dpV dV -=β 单位：N m /2弹性模量：dVdp Vd dp d dp E -====ρρρρβ1单位：2/m N热胀系数：dTV dV dTd =-=ρρα，单位：1-T注：水的热胀性和压缩性非常小，一般可以忽略不计，在某些情况下才需要考虑：水击，热水采暖。

2、对于气体，气体的压缩性和热胀性比较显著。

服从理想气体状态方程：RT p =ρ适用范围：气体的长距离运输以及气体的高速流动中需要考虑气体的压缩性。

（3）粘滞性 dydu A T μτ==dtd dydu θ=（1）上式表明，速度梯度等于直角变形速度。

（3）μ——动力粘滞系数，单位：)/(2s m N ⋅，s Pa ⋅。

含义：单位速度梯度下的切应力。

表现粘滞力的动力性质。

ρμν/=——运动粘滞系数，单位：s cm /2（斯托克斯，St ）含义：单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。

（4）流体的粘滞系数都会随着温度的变化而变化，但对压强的变化在一定范围内不敏感。

水和空气的粘滞系数随温度变化的规律是不同的，是因为粘滞性是分子间的吸引力和分子不规则热运动产生动量交换的结果。

（5）满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体（本书重点）；否则是非牛顿流体。

三、理想流体与实际流体模型不考虑粘性作用的流体，称为无粘性流体（或理想流体）。

四、质量力、表面力表面力：AP p A A ∆∆=→∆lim（压强），AT A A∆∆=→∆limτ（切应力）质量力：k Z j Y i X dmF d f++== 2/s m 第二章流体静力学第一节流体静压强及其特性一、流体静压强的定义 A Pp aA ∆∆=→∆l i m二、流体静压强的特性（1）流体静压强的方向是垂直指向受压面的（正压性）；（2）流体静压强的无方向性：在同一点各方向的静压强大小与受压面方位无关。

流体力学第一章

流体力学 - 第一章流体属性及静力学

流体力学课件(全)

流体力学1

第一章流体力学基本概念

第一章 流体力学的基本概念

流体力学(共64张PPT)

第一章 流体力学的基础知识

(完整版)流体力学 第一章 流体力学绪论

《流体力学》第一章绪论

第1章 流体力学基本知识

流体力学第一章

第1章流体力学基本知识-PPT精品

《流体力学》课件-(第1章 绪论)

第1章流体力学基础部分

流体力学基本知识

第一章 流体力学基础ppt课件(共105张PPT)

流体力学 第一章 流体的物理性质和宏观模型

流体力学第一章知识点

第一章流体力学的基本概念

第一章流体力学的基础知识

(完整版)流体力学第一章流体力学绪论

第1章流体力学基本知识

《流体力学》课件-(第1章绪论)

第一章流体力学基础ppt课件(共105张PPT)

流体力学第一章流体的物理性质和宏观模型