《流体力学》第一章----导论 (2)

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,*,流体力学,流体力学,58+6(,实验,)/4.0,教材,:,工程流体力学,莫乃榕主编,华中理工大学出版社,2000,年,5,月,能源与动力工程学院,2003-2004学年度第一学期,热能与动力工程 0104-0105,热能与动力工程 0109-0110,教师:李光正,土木工程与力学学院,力学系流体力学教研室,第一章,-,导论,1-1,流体力学的研究任务和研究方法,1-2,连续介质假说,1-3,流体的密度,1-4,流体的粘性,1-5,表面张,力,流体,:易于流动的物体,流体力学,:宏观的机械性质;外力作用 下平衡及运动规律,易流动性,:不能抵抗无论多么小的拉力和剪切力,研究方法,理论分析 实验研究 数值计算,流体力学学科发展简介,第一时期,-17,世纪中叶以前,特点,阿基米德浮力定律,漏壶计时,水轮机,皮老虎,第二时期,-17,世纪末叶至,19,世纪末叶,特点,1678,年牛顿实验,1738,年伯努力方程,1752,年达朗伯佯谬,1775,年欧拉运动方程,1781,年复位势理论,第二时期-17世纪末叶至19世纪末叶,1823-1845年,Novier,-Stokes,方程,1840年泊萧叶流动,1845年亥姆霍兹定理,1883年雷诺的发现,1891年速度环量概念,第三时期-20世纪初叶至20世纪中叶,特点,1902,年库塔定理,1904,年边界层理论,1910-1945,年机翼理论与实验的极大发展,第三时期-20世纪初叶至20世纪中叶,1912年卡门涡街,1921年动量积分关系式,1932年热线流速计,1947年电子计算机,1954年湍流特性的出色测量,第四时期,-20,世纪中叶以后,特点,前沿,-,湍流,流动稳定性,涡旋和非定常流,交叉学科和新分支,:,工业流体力学,;,气体力学,;,环境流体力学,稀薄气体力学,;,电磁流体力学,;,微机电系统,宇宙气体力学,;,液体动力学,;,微尺度流动与传热,地球流体力学,;,非牛顿流体力学,生物流体力学,;,多相流体力学,物理,-,化学流体力学,;,渗流力学和流体机械等,几点结论,生产与生活的需要,发展的动力,17,世纪中叶以后的三百五十年中,惊人的发展,实验的作用及其特殊意义,研究的前沿,仍需努力,我国学者对流体力学发展的贡献,卡门涡街,D,美国著名的塔科马海峡大桥1940年11月7号在八级大风中崩塌,是卡门涡街造成巨大破坏的例子.,顺 风,侧风,侧逆风,“阻力危机”,应用:有麻点的高尔夫球比光滑的阻力小,连续介质假说,天衣无缝,流体质点,连续函数,连续介质力学,1,mm,3,体积 水:3.3,10,19,个分子,空气:2.7 10,16,个分子,10,-10,mm,3,体积,(相当于一粒灰尘体积)空气:2.7,10,6,个分子,失效情况:稀薄气体 激波(厚度与气体分子平均自由程同量级),x,0,y,z,P,*,流体的密度,x,0,y,z,P,*,体积膨涨系数,a,T,=(,dv,/v)/,dT,=-(d,/)/,dT,dm=d(,v)=0 -,dv,/v=d/,弹性模量,E=1/k,体积压缩系数,F=AU/H,=,du/,dy,Y,X,U,0,dy,F,u+du,u,H,牛顿流体粘性实验,C,D,B,A,d,b,a,dy,即,du,/,dy,是流体微团的角变形速,率,也称为剪切应变率,称动力粘性系数,单位为,N.s/m,2,为运动粘性系数,单位为,m,2,/s,流体的粘性随温度的变化:对液体与气体因机理不同,变化趋势是不同的,表面张力和接触角,P,P,0,R,液体,气体,表面张力,:,-单位长度所受拉力,接触角概念,:当液体与固体壁面接触时,在液体,固体壁面作液体表面的切面,此切面与固体壁在液体内部所夹部分的角度 称为接触角,当 为锐角时,液体润湿固体,当 为钝角时,液体不润湿固体,水与,玻璃的,=8,0,9,0,水银的 =138,0,毛细现象,h,水在,玻璃管中上升高度,h=29.8/d(mm),水银在玻璃管中下降高度,h=10.5/d(mm),内聚力,:液体分子间吸引力,附着力,:液体与固体分子间吸引力,(1)空气的体积弹性模数,E,(a).P,(b).T,(c).,(d).RT,思考题,(a),(2)-,是非牛顿流体,(,a).,水 (,b).,空气,(,c).,血液 (,d).,沥青,思考题,(,C)(D),(3),流体的粘性与流体的-无关,(,a).,分子内聚力 (,b).,分子动量交换,(,c).,温度,(,d).,速度梯度,思考题,(D),(4)温度升高时表面张力系数,是-,(,A),增大,(,B),减小,(,C),不变,思考题,(B),(5)毛细液柱高度,h,与-成反比,(,A),表面张力系数,(,B),接触角,(,C),管径,(,D),粘性系数,思考题,(,C),(6)液滴内压强,p,与大气压强,p,0,之差,(,p-p,0,)-0,(a).0,(b).=0,(c).0,思考题,(A),(7)接触角,=?时,流体不湿润固体,(,a)120,o,(b)20,o,(c)10,o,(d)0,o,思考题,(A),作业:1-9,1-10,预习 第二章 流体静力学,2-1静止流体的应力特征,2-2流体静止的微分方程,2-3静止流体的压强分布,