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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水 力 学,1,0.1 水力学的任务及研究对象,0.2 液体的主要物理性质,0.3 作用于液体上的力,0 绪 论,2,0.1 水力学任务及研究对象,研究,液体,平衡,机械运动规律,应用,一门力学科学和技术基础课,对象,内容,课程性质,所属科学性质,3,方法：,理论分析、数值计算和实验研究结合,理论分析：,数值计算：,实验研究：,4,液体的基本特征,自然界物质存在三种形式,固体,液体,气体,0.2 液体的主要物理性质,5,液体的密度和容重,1 密度,：,单位体积液体所包含的质量，用,表示。,6,均质液体：,=,式中，,M,为液体的质量；,V,为的体积,对于非均质液体：,=,式中，,M,为任意微元的液体质量；,密度量纲：,=ML,-3,密度单位：,kg,m,-3,V,为任意微元的液体体积。,M V,M ,V,7,2 容重（重度）,均质液体：,或：,则,量纲：,F,L,-3,单位：,N,m,-3,或,kN,m,-3,8,1粘滞性：,当液体质点（液层）间存在相对运动时，,则液体质点（液层）间产生,这种性质称液体粘滞性，此内摩擦力称为粘滞力。,内摩擦力抵抗其相对运动（液体连续变形）,或 液体在相对运动状态下抵抗剪切变形的能力,9,因：,液体质点（液层）间存在相对运动（快慢）,果：质点间（液层）间存在内摩擦力,（ 1 ）方向 ：与该液层相对运动速度方向相反,（ 2 ）大小 ：由牛顿内摩擦定律决定,10,2牛顿内摩擦定律：,根据前人的科学实验研究，液层接触面上产生的,内摩擦力（单位面积上）大小，与液层之间的流速,差成正比，与两液层距离成反比，同时与液体的性,质有关。试验成果写成表达式为：,11,适用条件,：,牛顿流体（Newtonian fluid）,图 牛顿流体的适用条件,0,d,u/,d,y,1,牛顿流体,理想宾汉流体,伪塑性流体,膨胀性流体,泥浆，血液等,尼龙，橡胶的溶液,生面团，浓淀粉等,12,动力粘滞系数,量纲：,F.T.L,-2,单位：,N,s,m,-2,Pa,s,有时候用,: poise(,泊,) = dyne,s,cm,-2,1 poise = 0.1 N,s,m,-2,运动粘滞系数,量纲：,L,2,T,-1,单位：,m,2,s,-1,有时候用,:,cm,2,s,-1,1 cm,2,s,-1,= 1 stokes = 0.0001 m,2,s,-1,/,13,对于水，可采用下列经验公式,式中，,t,水温度，为,stokes；,（cm,2,/s),14,下图给出了水和空气的粘滞系数随温度变化曲线。,图 水和空气的运动粘滞系数随温度的变化曲线,可见,：对于水（液体）随温度上升而减少，,对于空气其随温度上升增大。,原因在于两者分子结构不同。,15,1.4 压缩性及压缩系数,1弹性,：,当液体承受压力后，体积要缩小，,压力撤出后也能恢复原状，这种性质称,为液体的弹性或压缩性。,液体的压缩性大小用体积压缩系数或弹性系数表示,16,2体积压缩系数：,p,P+,d,p,V,V+,d,V,图 液体体积的压缩示意,式中，,为体积压缩系数，,值越大，液体压缩性越大。,解释：,“”表示压强增大，体积缩小，,体积增量d,V,与压强增量d,p,符号相反，,为了保证,是一个整数，前面冠以“”。,17,3体积弹性系数：,单位：Pa，kPa,物理意义,：,K,越大，液体越不容易压缩,K, 表示液体绝对不可压缩。,18,1.5 表面张力,1 表面张力,：,自由面上液体分子受到的极其微小的拉力,原因：自由表面上液体分子和两侧分子引力不平衡。,注意：,1 表面张力不在液体的内部存在，只存在于液体表面,2 液体的表面张力较小，一般对液体的宏观运动不起,作用可忽略不计。,3 某些情况下要考虑。例如，水滴雾化,19,2 毛细现象：,盛有液体的细玻璃管叫做测压管。,由于表面张力作用,玻璃管中液面和与之连同的大容器中的液面,不在同一水平面上，这种现象叫毛细现象。,图 毛细现象,h,h,水,水银,20,固体、液体和气体是物质三种形式，,在不同压力、温度下可相互转化,1.6 液体的相变,三态界限,T,t,+273,p,固态,液态,气态,（,T，p,）,（,T，p,）,液体的沸腾,21,0.3 作用于液体上的力,1. 表面力,作用于液体表面，并与作用面的表面积成正比的力为,表面力。例如，压力，粘滞力等。表面力的大小可用总作,用力表示，也常用单位面积上所受的表面力表示（即应,力）。若表面力和作用面垂直，此切应力称为压应力或压,强，若表面力和作用面平行，则此应力称为切应力。,22,2 质量力,作用于也液体每一部分质量上，其大小和液体的质量,成正比的力。例如，重力、惯性力等。在均质液体中，,质量和体积是成正比的，所以，质量力又称为体积力。,质量力除用总作用力表示外，也常用单位质量力度量,单位质量力：作用在单位质量液体上的质量力。,23,若一质量为,M 的,均质液体，作用于其上的总质量为,F,， 则单位质量力,f,为,在三个坐标方向的投影为,式中：,F,X,，,F,Y,，,F,Z,为总质量力在三个坐标方向的投影；,X,，,Y,，,Z,为单位质量力在三个坐标方向的投影，,或,x，y，z,方向的单位质量力。,f = F/M = (Fx ,Fy,Fz)/ M,24,
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