鄂州大学工程力学分支.ppt

1/23/2017 1《流体力学》 ------ 电子教案总学时: 总学时: 32 32学时学时其中课堂教学其中课堂教学 32 32学时学时教材教材《《流体力学泵与风机流体力学泵与风机》》蔡增基蔡增基龙天渝龙天渝主编主编中国建筑工业出版社出版中国建筑工业出版社出版 1 1/23/2017 2 目录第一章绪论第二章流体静力学第三章流体动力学基础第四章流动阻力和能量损失第五章孔口管嘴管路流动第六章相似原理和因次分析 1/23/2017 3第一章第一章绪绪论论§ § 流体的定义和特征§ § 流体的主要物理性质§ 作用在流体上的力§ 流体的力学模型目的:流体的物理性质是决定流体运动规律的内因。本章重点:流体特征、粘性、连续介质、力的分类本章难点:粘性、隔离体 1/23/2017 4§ § 流体的定义和特征 、液态和气态,处在这三种状态下的物质分别称为固体、液体和气体。通常说能流动的物质为流体,由于液体和气体易流动, 统称为流体。流体与固体的根本区别在于对外力的抵抗能力不同。固体能够承受一定范围内的各种力,固体的变形与受力的大小成正比。而流体几乎不能承受拉力,流体在任意小的剪切力作用下,将发生连续不断地变形,剪切力消失,变形停止。 定义:在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质,称为流体。 特征:易流动性。由此可用各种方法和容器输送,压力向各个方向传递。 1/23/2017 5 2. 液体与气体的区别液体的流动性小于气体; 液体具有一定的体积,并取容器的形状; 气体充满任何容器,而无一定体积。流体和固体具有上述不同性质是由于分子间的作用力不同造成的。在相同体积的固体和流体中,流体所含的分子数目比固体少得多,分子间的空隙就大得多,因此流体分子间的作用力小,分子运动强烈,从而决定了流体具有流动性和不能保持一定形状的特性。流体中所包括的液体和气体除具有上述共同特性外,还具有如下的不同特性:液体的分子距和分子的有效直径差不多是相等的,当对液体加压时,只要分子距稍有缩小,分子间的斥力就会增大以抵抗外压力。所以,液体的分子距很难缩小,即液体很不易被压缩,以致一定重量的液体具有一定的体积,液体的形状取决于容器的形状,并且由于分子间吸引力的作用,液体有力求自身表面积收缩到最小的特性。所以,当容器的容积大于液体的体积时, 液体不能充满容器,故在重力的作用下,液体总保持一个自由表面(或称自由液面),通常称为水平面。气体的分子距比液体的大,在 0℃、1个标准大气压强( 101325Pa )下,气体的平均分子距约为 × 10 -7cm ,其分子平均直径约为 × 10 -8cm ,分子距比分子平均直径约大十倍。因此,只有当分子距缩小很多时,分子间才会出现斥力。可见,气体具有很大的压缩性。此外,因其分子距与分子平均直径相比很大,以致分子间的吸引力微小,分子热运动起决定性作用,所以气体没有一定形状,也没有一定的体积,它总是能均匀充满容纳它的容器而不能形成自由表面。 1/23/2017 6§ § 流体的主要物理性质 : 维持原有运动状态的能力称为惯性。表征某一流体惯性大小的可用该流体的质量或密度: () —流体的密度, kg/m 3; —流体的质量, kg ; —流体的体积, m 3。 : 流体受地球引力作用的特征,用容重表示: kN/m 3 V m???mV ( 1-1 ) V mV m Vd d lim 0??????? G mg g V V ? ?? ??( 1-2 ) 1/23/2017 7 在流体力学中水的用 4 时的值: 汞: 空气: ℃ 3 3 2 1000 / , / , / kg m kN m g m s ? ?? ?? 3 3 3 13595 10 / , / kg m kN m ? ?? ??? 3 3 0 / , / (20 , ) a a kg m N m C ? ?? ?标准大气压 1/23/2017 8 表 1-1 在标准大气压下常用液体的物理性质 1/23/20