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Introduction to Plasma Physics 等离子体物理学导论 主讲: 陈 耀 第9讲 山东大学威海空间天气 物理与探测研究中心 2009.3 – 2009.6;流体力学简介 第一节: 引言 第二节: 基本定义概念与流体的基本特性 第三节: 描述流体数学方法 第四节: 流体力学基本方程组 ;第一节 引言;;;;定义: 受任何微小剪切力作用都能连续变形的物体. 通俗地说就是易流动的物体. 它分两种:液体是指有自由表面的流体,而气体是指没有自由表面,可以充满容纳它的整个空间的流体.  流体与固体不同: 固体受到切应力会产生形变, 粒子之间具有固定的相对位置, 并满足应力与应变之间的关系. 但流体受到切应力即开始流动. 且流体组元间的相对位置不固定. 沙子不是流体的原因: 沙子虽然有一定的流动性,但那是因为沙粒间不易支撑, 如果选取很小的一部分出来,例如选一粒沙,它是固体, 不会流动.而流体要求不论选取多小的一点出来都有流动性. ;;流体的三大特性: 易变形性 粘性 可压缩性 流体的易变形性： 流体不能抵抗任何剪切力作用下的变形趋势 易变形性是流体区别于固体的基本特征 由于流体非常容易变形，内部常具非常复杂的 结构，如涡漩 湍流等; 高尔夫球与汽车受到的 阻力,机翼升力都与其尾部形成的涡流有关.;气体与液体的粘性的主要物理机制完全不同;Q：课堂思考： 随着温度的升高,气体与液体的粘性会分别有何变化?;拉格朗日法,又称随体法,跟随某质点一起运动: 质点轨迹的概念 描述: 质点初始坐标 a , b , c，以此为记号, r = r (a,b,c,t) 需考虑单个质点的运动轨迹，较复杂，只能描述有限质点情况 欧拉法,又称当地法: 给出在空间中各点上的物理参数, 是空间坐标参数分布的概念 用速度的全空间分布即速度场 u = u(x,y,z,t)表示，方便 直接 根据速度分布，可以求出轨迹来。;拉格朗日法: 质点运动的矢径表示 欧拉法: 速度场即速度的空间分布 两种表示方法的相互转换：;流体质点的随体导数及其欧拉表示;将拉格朗日描述中的随体导数用欧拉变数表示， 是流体力学中非常重要的基本思想 随体导数 （绝对微商）= 当地变化率 (局地微商)： 在固定点处的时间变化引起的???的变化 + 迁移变化率：固定时刻，空间位置变化引起的 物理量变化;Q：课堂思考: 说明下列表达式的物理意义?;第四节 流体力学基本方程组 1. 流体运动的质量守恒方程;2. 流体运动的动量守恒方程;图中，截面dA受到的应力记为： 法向正应力 + 其它两个侧面上受到的切应力;X方向正应力;对于静止流体或理想(无粘)流体，切向应力为零， 此时流体中一点应力的状态可用一个标量表示：