流体力学认识流体-流体的性质与特点-课件

流体力学认识流体流体的性质与特点预习问题总结听讲是基础考虑是关键练习是根本1、认识流体流体和固体的区别是什么?什么是流体?运动变形力力物体固体的变形大小与外力成正比流体的变形的大小与外力无确定关系应应变变作用时间作用时间加载加载卸载卸载恒定外力恒定外力在任意量的剪切力作用下将产生持续变形的物质。流体流体流动的神秘流体的粘性运动流体具有抵抗剪切变形的能力,这就是粘滞性(简称粘性)。关关于于运运动动的的流流体体,当当流流体体质质点点间间存存在在相相对对运运动动时时,由由于于流流体体的的粘粘性性作作用用,在在流流体体内内部部流流层层之之间间会出现成对的切力会出现成对的切力,称为称为内摩擦力内摩擦力。粘性 把一块薄圆板用细金属丝平吊在液体中,将圆板绕中心转过一角度后放开,靠金属丝的扭转作用,圆板开始往返摆动,由于液体的作用,圆板摆动幅度逐渐衰减,直至静止。园板分别为普通金属板、涂蜡板和表面粘有细沙板三种。测量比较三种圆板的衰减时间。库仑实验实验结果三种圆板的衰减时间均相等库仑得出结论:衰减的原因衰减的原因,不是圆板与液体之间的相互不是圆板与液体之间的相互摩擦摩擦,而是液体内部的摩擦而是液体内部的摩擦 。牛顿内摩擦定律 下板固定下板固定,上板移动上板移动,且平板面积有足够大且平板面积有足够大,能够能够忽略边缘对流体的影响。其中忽略边缘对流体的影响。其中 h h为两平板间的距离为两平板间的距离,A A为平板面积。为平板面积。牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定，而不是由速度决定。粘性切应力由流体元的角变形速率决定，而不是由变形量决定。流体粘性只能影响流动的快慢，却不能停止流动。由于流体的易变形性由于流体的易变形性,流体与固壁可实现分子量级流体与固壁可实现分子量级的粘附作用。通过分子内聚力的粘附作用。通过分子内聚力使粘附在固壁上的流体质点与使粘附在固壁上的流体质点与固壁一起运动。固壁一起运动。壁面不滑移假设壁面不滑移假设已获得大量实验壁面不滑移假设已获得大量实验证实证实,被称为被称为:壁面不滑移条件。壁面不滑移条件。运动粘度运动粘度(m2/s)(Kineatic viscosity)称为称为动力粘度动力粘度，根据牛顿粘性定律根据牛顿粘性定律可得可得：粘度的单位在SI制中是帕斯卡秒（Pas),在物理单位制中为达因秒平方厘米（泊,P）1/100 泊厘泊厘泊 CP CP CP CP (centipoise)蒸馏水蒸馏水:1 1、003 CP003 CPcm2/s斯托克斯斯托克斯0、0001m2/s液体液体气体气体假塑性流体假塑性流体胀塑性流体胀塑性流体塑性流体塑性流体 牙膏油漆牛顿流体牛顿流体 触变性流体触变性流体胶变性流体胶变性流体粘弹性流体粘弹性流体鸡蛋清水水鸡蛋清鸡蛋清 牛顿流体和非牛顿流体牛顿流体(Newtonian fluid):剪应力和变形速率满足线性关系剪应力和变形速率满足线性关系,且当变形速率为零且当变形速率为零时切应力为零。时切应力为零。非牛顿流体(Non-Newtonian fluid):所有不满足牛顿流体关系的流体。所有不满足牛顿流体关系的流体。液滴与毛细现象表面张力表面张力表面内部表面张力使液体表面收缩到最小的趋势相互性相互性 表面张力(Surface tension)当液体与其它流体或固体接触时,在分界面上都产生一个张力,称为表面张力。表面张力一般用单位长度所具有的张力来表示,称为表面张力系数(,Nm)。水在20时的表面张力为0、073 Nm2Rhh2R2 R R2h 接触角接触角():为锐角为锐角,流体浸润壁面。流体浸润壁面。为钝角为钝角,流体不浸润壁面。流体不浸润壁面。作用于流体上的力表面力与质量力表面力与质量力 作用于流体上的力表面力又称为面积力表面力又称为面积力,又由于它产生在液体与液体或液体与又由于它产生在液体与液体或液体与固体的接触面上固体的接触面上,故又称故又称接触力接触力。流体表面力表面力是作用是作用在流体的表面在流体的表面或截面上且与或截面上且与作用面的面积作用面的面积成正比的力。成正比的力。质量力质量力是作用是作用于流体上的每于流体上的每一质点上且与一质点上且与质量成正比的质量成正比的力。力。表面力表面力:法向应力法向应力切向应力切向应力(Shear stress)(Normal stress)F F质量力质量力(体积力体积力):):):):质质量量力力是是某某种种力力场场作作用用在在全全部部流流体体质质点点上上的的力力,其其大大小小和和流流体体的的质质量量或或体体积积成成正正比比,故称为质量力或体积力。故称为质量力或体积力。侧流体流动的特点流体流动的分类流体流动的分类流体流动分类 外流 流体绕过置于无限流体中的物体,或物体在无界流体运动。(绕物体流动和运动物体)内流 流体处于有限固体壁面所限制的空间内流动。(管流)明渠流动 有自由面的流动。射流自由流动(不受固体壁面影响)流体流动分类问题与考虑问题与考虑l如何判断流体粘性的大小？流动快慢阻力大小感谢您的聆听！感谢您的聆听！