流体力学复习课程

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绪论——1.1概述
主要内容
绪论 流体静力学 不可压缩一元流体动力学 流动阻力和能量损失 管路计算 附面层与绕流阻力 孔口、管嘴出流和气体射流
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绪论——1.1概述
研究方法
宏观 微观
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绪论——1.1概述
流体力学有关物理量的符号、法定单位
表1-1
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绪论——1.2流体的主要力学性质
水——1000 kg/m3 空气——1.2920 kg/m3 水银——13590 kg/m3
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绪论——1.2流体的主要力学性质
（二）粘滞性
——流体内部质点（微团）或流层间如有相对运 动则产生内摩擦力（即粘滞力）以抵抗相对运动的 性质。
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绪论——1.2流体的主要力学性质 1、流体粘滞性分析
对于均质流体：
G V
对于非均质流体：
lim G
V0 V
g
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绪论——1.2流体的主要力学性质 3、影响流体密度的因素
流体种类
液体密度比气体大得多。
压力和温度
液体密度随p、t变化很小， 气体密度随p、t变化很大。
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绪论——1.2流体的主要力学性质
常见流体的密度：
表1-2
（2） 运动粘度
(m2 / s)
S:tcm 2/s
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绪论——1.2流体的主要力学性质 4、粘性的影响因素
流体种类
粘度 液体 气体
流体温度
o
温气度体
液体：分子内聚力是产生粘度的主要因素。
温度↑→分子间距↑→分子吸引力↓→内摩擦力↓→粘度↓
气体：分子热运动引起的动量交换是产生粘度的主要因素。 温度↑→分子热运动↑→动量交换↑→内摩擦力↑→粘度↑
p
/
p 可知： 液体β很小
β↑，压缩性↑
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绪论——1.2流体的主要力学性质
弹性系数： 压缩系数的倒数
E
1
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绪论——1.2流体的主要力学性质
（2）液体的热胀性
热胀系数：压强不变时，单位温度变化所引起的 体积或密度的相对变化率
aV/V (1/K) T
可知：液体α很小。
应力 单位面积上的表面力。
法向应力（压应力、压强）和切 向应力
p lim P A0 A
lim T
A0 A
p——法向应力，即流体所受压强，Pa τ——切向应力，即流体摩擦应力，Pa
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绪论——1.4流体的力学模型
一、连续介质与非连续介质
例：流体在圆管中流动（液体为例）
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绪论——1.2流体的主要力学性质 2、牛顿内摩擦定律
T A du
dy
式中 T—流体的内摩擦力（切向力），N； A—流层间的接触面积，m2； du/dy—垂直于流动方向上的速度梯度，1/s；
μ —动力粘度，Pa·s。
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绪论——1.2流体的主要力学性质
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du dy
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绪论——1.2流体的主要力学性质
（三）压缩性和热胀性
流体的压缩性：P7 流体的热胀性：P7
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绪论——1.2流体的主要力学性质
1、液体的压缩性和热胀性 （1）液体的压缩性
压缩系数： 温度不变时，单位压强变化所引起的体 积或密度的相对变化率
V/V (m2/N)
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绪论——1.3作用在流体上的力
二、表面力
作用在被研究流体（分离体）表面上，与作用表面面积成 正比的力 ➢外力： 作用在流体边界上的外力，如大气对流体自由表面的压 力，容器壁面的反作用力 ➢内力： 流体质点相互作用而产生，如流体内压应力和切应力
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绪论——1.3作用在流体上的力
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绪论——1.2流体的主要力学Leabharlann Baidu质 5、 粘度的测量 粘度计
恩格勒粘度计
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绪论——1.2流体的主要力学性质 6、牛顿流体和非牛顿流体
（1）牛顿流体
（μ =常数）
符合牛顿内摩擦定律的流体
如水、空气、油和水银等
（2）非牛顿流体 不符合牛顿内摩擦定律的流体
如：油漆、橡胶、糨糊、牙膏、泥浆等
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绪论——1.2流体的主要力学性质
一、流体的基本特征
具有流动性
流动性：在微小剪切力作用下会发生连续变形的特性。
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绪论——1.2流体的主要力学性质
二、流体的主要力学性质
（一） 惯性和重力特性
1、惯性
密度定义：单位体积流体所具有的质量，符号ρ
单位：kg / m3
——表征物体惯性的物理量
流体力学
浙江电力教育培训中心
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绪论——1.1概述
研究对象 研究任务 应用 主要内容 研究方法
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绪论——1.1概述 研究任务
研究流体静止和运动时的宏观力学规律 解决工程技术问题
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绪论——1.1概述
应用
重要的专业基础课程，该课程的目的是为 了学习专业课以及从事技术工作提供必要的 基础理论和实践技能
一、质量力
作用在所有流体质点上与质量成正比的力。对 均质流体：体积力
➢重力 ➢惯性力
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绪论——1.3作用在流体上的力
单位质量力
——单位质量流体上的质量力 流体中取质量为M的质点，作用于该 质点的质量力为F，F与M的比值称单 位质量力
单位质量力的轴向分力 ：
XFX,YFY,ZFZ MMM
T du
A dy
式中τ—切应力，即流层间单位接触面积上的内摩擦力N/ m2 ，Pa 。
牛顿内摩擦定律表明： 切应力与速度梯度成正比；比例系数称动力粘度。
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绪论——1.2流体的主要力学性质 3、流体的粘度
du dy
——表示流体粘滞性大小
（1） 动力粘度
(Pas)
P (泊 1P ） 0.1Pa s
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绪论——1.2流体的主要力学性质 对均质流体：
m V
对于非均质流体：
lim m
V0 V
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绪论——1.2流体的主要力学性质 2、重力特性 容重定义：作用于单位体积流体的重力，符号γ
单位： N/m3
——表征物体重力特性的物理量
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绪论——1.2流体的主要力学性质
a /
T
α↑，热胀性↑
注意： P、T变化很大时，要考虑体积变化，如高温高压下炉 水密度比常温常压下小。
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绪论——1.2流体的主要力学性质
2、气体的压缩性和热胀性
随P、T而改变 气体的可压缩性要比液体的可压缩性大得多
p RT
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绪论——1.3作用在流体上的力
按作用方式不同分为：表面力和质量力