流体力学ppt课件
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13
2、 流体与固体属性比较
属性
物质
分子
形式 结构
流体
疏松
固体
紧密
分子 形 状 受 力 力
小 无固定 压力、流 形状 动流体可 以受切力
大 有固定 拉、压、
形状
切
14
3、气体与液体属性比较
属性
物质
分子距
形式
液体
小
气体
大
压缩性 体积
基本不可压 一定 可压缩 充满空间
15
二、流体质点的概念
1、定义：流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观 尺寸又足够大的任意一个物理实体，也称流体微团 。 2、流体质点具有四层含义： （1）宏观尺寸非常小； （2）微观尺寸足够大； （3）是包含有足够多分子的一个物理实体； （4）形状可以任意划分。
（4）研究对象 流体力学是力学的一个分支，是一门主要研究流体平衡和运
动规律及其应用的学科。 流体力学分流体力学及工程流体力学。 在机械类及近机类专业教学中，工程流体力学是一门技术基
础课，它的任务是为学生后续课程及从事专业工作奠定初步的 流体力学理论基础。
6
（5）应用
① 研究大气和海洋运动 ② 研究各种空间飞行物体 ③ 研究河流、渠道和各种管路系统之间的流动 ④ 研究流体在工程中的应用
《流体力学》
电子教案
1
2
鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口这个都江堰 渠首的三大主体工程，其中蕴藏着 极其巨大的科学价值，它内含的系 统工程学、流体力学等，在今天仍 然是处在当代科技的前沿，普遍受 到推祟和运用，然而这些科学原理， 早在二干多年前的都江堰水利工程 中就已被运用于实践了。这是中华 古代文明的象征，这是我们炎黄子 孙的骄傲。
V 0 V dV
如果流体是均质的，则： m (kg / m3)
V
4ºc蒸馏水的密度： W 1000kg / m3
18
二、相对密度 定义:流体的相对密度是指某种均质流体的质量与相同 体积下4℃蒸馏水质量之比，也即二者密度之比，相对 密度是一个无量纲数，以符号d表示。
d m mw w
10
3 参考文献 李诗久 工程流体力学 孔珑 工程流体力学 张也影 流体力学 4 成绩 考试 实验
11
第1章 流体的主要物理性质
1.1 连续介质概论 1.2 流体的密度和相对密度 1.3 流体的粘性 1.4 流体的膨胀性和压缩性
12
1.1 流体的主要物理性质
一、流体的物理属性
1、物质基本属性 （1）由大量分子构成； （2）分子不断作随机热运动； （3）分子与分子间存在分子力作用。
16
三、连续介质的概念
把流体视为由无数连续分布的流体微团所组成 的连续介质，这就是流体的连续介质假设。
这些连续介质具有宏观的一切基本力学性质。
17
1.2 流体的密度和相对密度
一、密度 定义:单位体积流体所具有的质量称为流体的密度， 以符 号ρ表示。
一点上流体密度为： lim m dm
25
（2）粘度的变化规律
温度升高 压强升高
液体粘度（） 降低
增大
气体粘度（） 增大
降低
鱼嘴分水工程
宝瓶口
3
4
绪论
1、流体力学的研究内容及应用
（1）物质的常见存在形态 三种形态：固体、液体和气体，其中液体和气体都属于流体。
（2）流体与固体主要差别 从力学角度来分析，流体与固体的主要差别是抵抗外力的
能力不同。
从特性角度：流体与固体的基本区别：易流动性
5
（3）流体定义 受任何微小切力都会产生连续变形（流动）的物质。
由于， W 1000kg / m3
所以，流体密度与相对密度的关系为：
1000d kg m3
19
1.3 流体的粘性
粘性的概念：流体运动时内部产生切应力的性质叫作 流体的粘性。
粘性是流体阻止发生剪切变形或角变形的一种特性。
1.3.1 粘性产生的原因 ： 分子间的相互引力； 分子不规则热运动所产生的动量交换
22
（2）一般形式（微分形式）
摩擦力：
F A dV
dy
切应力： dV
dy 式中： — 切应力（N/ m2 ）;
dV/dy—速度梯度。 物理意义：切应力与速度梯度成正比。
23
非牛顿流体
1、塑性流体：污水、钻井泥浆；
0
dV dy
2、假塑性流体：油漆、纸浆； k(dV )n
20
1.3.2 牛顿内摩擦定律
1、实验结论： （1）F与流体的种类有关； （2）与流体层之间接触面
积成正比； （3）与流体的速度梯度成
正比； （4）与压强无关。
21
2、公式
（1）摩擦力： F AV 切应力：
F V A
式中：F—外力或内摩擦力（N）； A—平板与液层的接触面积（m2）； V—平板运动速度（m/s）； δ—液层厚度（m）； μ—动力粘度（Pa•s）； V/δ —速度梯度 。
（1）学科分类 理论流体力学和工程流体力学。前者偏重数理分析，
是连续介质力学的一个组成部分，属于基础科学范畴； 后者着眼于工程应用，是工程力学的一个组成 部分，属于应用科学范畴。 （2）研究方法
分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算 四个方面 。
3、流体力学的发展
9
公元前250年，阿基米德提出了浮力定律； 1650年巴斯卡提出了液压中压力传递定律； 1678年牛顿提出粘性流体的剪应力公式； 1732年皮托发明了测量流体总压的皮托管； 1738年伯努利提出了定常不可压缩流体的伯努利定理； 1775年欧拉提出流体运动的描述方法和无粘性流体运动的 方程组； 1781年拉格朗日引进流函数概念，提出拉格朗日定理 1904年普朗特建立了边界层理论.
ⅰ 水泵、通风机和油压机等，都是以流体作为对象的工作机械；其工作 原理、性能和试验，都是以流体力学作为理论基础的； ⅱ 机床、汽车、采矿冶金机械等，广泛采用的液压传动和气压传动，是 以流体为工作介质的传动机械； ⅲ 水轮机、汽轮机和喷气发动机，是以流体作为原动力的动力机械
7
8
2、学科分类及研究方法
dy
n<1
3、涨塑性流体：淀粉等 k(dV )n
dy
n>1
1
2
3
24
1.3.3 流体的粘度
(1) 粘度的定义及单位 1）动力粘度µ：
由 : dV 得
dy
单位：帕·秒 （Pa ·s）
dv / dy
物理意义：单位速度梯度下的切应力。
2）运动粘度：
单Байду номын сангаас：米2/秒 （m2/s）
2、 流体与固体属性比较
属性
物质
分子
形式 结构
流体
疏松
固体
紧密
分子 形 状 受 力 力
小 无固定 压力、流 形状 动流体可 以受切力
大 有固定 拉、压、
形状
切
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3、气体与液体属性比较
属性
物质
分子距
形式
液体
小
气体
大
压缩性 体积
基本不可压 一定 可压缩 充满空间
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二、流体质点的概念
1、定义：流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观 尺寸又足够大的任意一个物理实体，也称流体微团 。 2、流体质点具有四层含义： （1）宏观尺寸非常小； （2）微观尺寸足够大； （3）是包含有足够多分子的一个物理实体； （4）形状可以任意划分。
（4）研究对象 流体力学是力学的一个分支，是一门主要研究流体平衡和运
动规律及其应用的学科。 流体力学分流体力学及工程流体力学。 在机械类及近机类专业教学中，工程流体力学是一门技术基
础课，它的任务是为学生后续课程及从事专业工作奠定初步的 流体力学理论基础。
6
（5）应用
① 研究大气和海洋运动 ② 研究各种空间飞行物体 ③ 研究河流、渠道和各种管路系统之间的流动 ④ 研究流体在工程中的应用
《流体力学》
电子教案
1
2
鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口这个都江堰 渠首的三大主体工程，其中蕴藏着 极其巨大的科学价值，它内含的系 统工程学、流体力学等，在今天仍 然是处在当代科技的前沿，普遍受 到推祟和运用，然而这些科学原理， 早在二干多年前的都江堰水利工程 中就已被运用于实践了。这是中华 古代文明的象征，这是我们炎黄子 孙的骄傲。
V 0 V dV
如果流体是均质的，则： m (kg / m3)
V
4ºc蒸馏水的密度： W 1000kg / m3
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二、相对密度 定义:流体的相对密度是指某种均质流体的质量与相同 体积下4℃蒸馏水质量之比，也即二者密度之比，相对 密度是一个无量纲数，以符号d表示。
d m mw w
10
3 参考文献 李诗久 工程流体力学 孔珑 工程流体力学 张也影 流体力学 4 成绩 考试 实验
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第1章 流体的主要物理性质
1.1 连续介质概论 1.2 流体的密度和相对密度 1.3 流体的粘性 1.4 流体的膨胀性和压缩性
12
1.1 流体的主要物理性质
一、流体的物理属性
1、物质基本属性 （1）由大量分子构成； （2）分子不断作随机热运动； （3）分子与分子间存在分子力作用。
16
三、连续介质的概念
把流体视为由无数连续分布的流体微团所组成 的连续介质，这就是流体的连续介质假设。
这些连续介质具有宏观的一切基本力学性质。
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1.2 流体的密度和相对密度
一、密度 定义:单位体积流体所具有的质量称为流体的密度， 以符 号ρ表示。
一点上流体密度为： lim m dm
25
（2）粘度的变化规律
温度升高 压强升高
液体粘度（） 降低
增大
气体粘度（） 增大
降低
鱼嘴分水工程
宝瓶口
3
4
绪论
1、流体力学的研究内容及应用
（1）物质的常见存在形态 三种形态：固体、液体和气体，其中液体和气体都属于流体。
（2）流体与固体主要差别 从力学角度来分析，流体与固体的主要差别是抵抗外力的
能力不同。
从特性角度：流体与固体的基本区别：易流动性
5
（3）流体定义 受任何微小切力都会产生连续变形（流动）的物质。
由于， W 1000kg / m3
所以，流体密度与相对密度的关系为：
1000d kg m3
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1.3 流体的粘性
粘性的概念：流体运动时内部产生切应力的性质叫作 流体的粘性。
粘性是流体阻止发生剪切变形或角变形的一种特性。
1.3.1 粘性产生的原因 ： 分子间的相互引力； 分子不规则热运动所产生的动量交换
22
（2）一般形式（微分形式）
摩擦力：
F A dV
dy
切应力： dV
dy 式中： — 切应力（N/ m2 ）;
dV/dy—速度梯度。 物理意义：切应力与速度梯度成正比。
23
非牛顿流体
1、塑性流体：污水、钻井泥浆；
0
dV dy
2、假塑性流体：油漆、纸浆； k(dV )n
20
1.3.2 牛顿内摩擦定律
1、实验结论： （1）F与流体的种类有关； （2）与流体层之间接触面
积成正比； （3）与流体的速度梯度成
正比； （4）与压强无关。
21
2、公式
（1）摩擦力： F AV 切应力：
F V A
式中：F—外力或内摩擦力（N）； A—平板与液层的接触面积（m2）； V—平板运动速度（m/s）； δ—液层厚度（m）； μ—动力粘度（Pa•s）； V/δ —速度梯度 。
（1）学科分类 理论流体力学和工程流体力学。前者偏重数理分析，
是连续介质力学的一个组成部分，属于基础科学范畴； 后者着眼于工程应用，是工程力学的一个组成 部分，属于应用科学范畴。 （2）研究方法
分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算 四个方面 。
3、流体力学的发展
9
公元前250年，阿基米德提出了浮力定律； 1650年巴斯卡提出了液压中压力传递定律； 1678年牛顿提出粘性流体的剪应力公式； 1732年皮托发明了测量流体总压的皮托管； 1738年伯努利提出了定常不可压缩流体的伯努利定理； 1775年欧拉提出流体运动的描述方法和无粘性流体运动的 方程组； 1781年拉格朗日引进流函数概念，提出拉格朗日定理 1904年普朗特建立了边界层理论.
ⅰ 水泵、通风机和油压机等，都是以流体作为对象的工作机械；其工作 原理、性能和试验，都是以流体力学作为理论基础的； ⅱ 机床、汽车、采矿冶金机械等，广泛采用的液压传动和气压传动，是 以流体为工作介质的传动机械； ⅲ 水轮机、汽轮机和喷气发动机，是以流体作为原动力的动力机械
7
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2、学科分类及研究方法
dy
n<1
3、涨塑性流体：淀粉等 k(dV )n
dy
n>1
1
2
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1.3.3 流体的粘度
(1) 粘度的定义及单位 1）动力粘度µ：
由 : dV 得
dy
单位：帕·秒 （Pa ·s）
dv / dy
物理意义：单位速度梯度下的切应力。
2）运动粘度：
单Байду номын сангаас：米2/秒 （m2/s）