流体的运动规律.pptVIP

第二章 流体的运动 1.熟练掌握理想流体、粘性流体及其作定　　　常流动的基本规律：连续性方程、伯努利方程及其应用与泊肃叶定律． ２.理解层流与湍流、雷诺数、粘性流体的伯努利方程、斯托克斯定律． 第五节 血流动力学与流变学基础 物体在适当的外力作用下能流动或变形的特性，一般称为该物体的流变性。流变性是物体的普遍特性之一。 血液具有流动和变形的特性，它的流变性不仅与血液在血管内的正常循环有关，而且也影响和控制人体的免疫功能和体液调节功能，影响炎症、变性、血栓等一系列病理变化 一、血液的粘度 血液是由血浆和血细胞构成的悬浮液。血浆占血液总体积的55%弱。它是蛋白质，盐类等的水溶液，其中水占91％(重量百分比)，蛋白质占7%，其它有机物和无机物各占1％ 悬浮于血浆中的细胞占血液总体积的45％强，其主要成份是红细胞，其余还有少量的白细胞和血小板，它们分别占细胞总体积的1/600和1/800，这些血细胞均系浮力中性的可变性的含液囊性体，它们的存在以及含量的多少显著影响了血液的粘度 大量实验证明血浆是牛顿流体，其切应力与切应变率呈线性关系，如图所示，温度和血浆蛋白的含量是影响血浆粘度的主要因素，在室温下血浆的粘度约为 实验也证明，血液是一种非牛顿液体(如图2–11所示)。当温度一定时，血液的粘度与血细胞比积(hematocrit，H)(血液中红细胞的体积与血液样本总体积的比值)、血管的管径R以及血液的切应变率的大小，血浆所含纤维蛋白元的多少，pH值的大小以及渗透压的大小等因素有关 * * 第一节 流体的基本模型 一、流体运动的研究方法 1．两种研究方法 拉格朗日法 ：跟踪追击 把流体看成由数目十分巨大的质元组成的质点组，然后跟踪每一个质元，观察其运动状态的变化 欧拉法 ：守株待兔 运用场的观点，考察流体所在空间各点的各种物理量（如通过该点质元的流速以及流体的密度、压强等）随时间的变化，也就是研究流速场v（x，y，z，t）、ρ（x，y，z，t）、p（x，y，z，t）等矢量场和标量场 镜泊湖：中华第一堰塞湖 2、理想流体模型 理想流体（ideal fluid）：就是绝对不可以压缩、完全没有粘滞性的流体。 ３、流速场、流线与流管 流线(stream line)：是流速场中一系列假想的曲线，在每一瞬时，曲线上每一点的切线方向与处于该点的流体质元的速度方向一致。 流管(tube of flow)：由流线围成的管子。 流动方式 非稳定流动：v= v ( x , y , z , t ) 流管的形状不固定 稳定流动：v = v ( x , y , z ） 流管的形状固定 二、定常流动(稳定流动) ４、流量 体积流量（Q）　m3/s 质量流量 kg/s 三、连续性方程　(equation of continuity) 理想流体在流管中作定常流动 说明不可压缩的流体在流管中作稳定流动时，流速和流管截面积成反比，即截面积大处流速小，截面积小处流速大。 第二节　伯努利方程 一、伯努利方程的建立 理想流体在流管中作稳定流动时单位体积的动能和重力势能以及该点的压强之和为一常量，称为伯努利方程 (Bernoulli equation)。 伯努利方程的成立条件是： (1) 理想流体； (2) 稳定流动； (3) 沿同一流线； (4) 重力场(或类似的其它保守力场)的作用。 二、伯努利方程的应用 1、水平管中压强与流速的关系 （1）空吸现象 截面积小，流速大，压强小； 截面积大，流速小，压强大。 （2）汾丘里流量计 汾丘里流量计所用的原理：应用水平管中流速和压强的关系可以测量流体的流速或流量。 处的流速 管中流体的流量 ) ( 2 2 2 2 1 2 1 1 1 S S h g S S S v Q - = = ) ( 2 2 2 2 1 2 1 S S gh S - = v 比托管所用的原理：是在管中将某处动压强全部转化为静压强，然后求出流速。 由a、b管中的液面高度差即可推得流体在水平管中的流速。 （3）流速计 2．均匀管中压强与高度的关系 伯努利方程式简化为 3．两端等压的管中流速与高度的关系 伯努利方程式简化为 小孔流速： 虹吸管是从不能倾斜的容器中吸出液体的常用装置，如图所示。 （1）流体的流速： （2）压强与高度的关系： （3）压强与流速的关系： 例题2-1 水在压强为4×105Pa的作用下经内径为2.0cm的水管流入用户，管内水的流速为4m/s，被引入5m高处的浴