大学物理42流体运动华科.pptVIP

第4章 流体运动简介(4 学时)The introduction of motion fluid 第2节 黏性流体的运动 the motion of viscous fluid 2. 速度梯度(velocity gradient) : 3. 牛顿黏滞定律(Newton viscosity law): 黏性力 F 的大小与其分布的面积 S 成正比，与该处的速度梯度成正比，即: 几种流体的黏度系数 2. 湍流(turbulent flow) 随着速度的增加, 流体可能向各个方向流动, 各流体层 相互混淆, 而且可能出现旋涡. 湍流 相传，量子理论家海森堡临终时在病榻上宣布，他要带两个问题去见上帝：相对论和湍流。海森堡说：“我真的相信他对第一个问题会有答案”。 维氏百科全书罗列了包括“时间箭头”、“宇宙非对称”在内的物理学22个著名难题中，湍流就是其中之一。描写湍流的数学模型经典纳维斯托克斯方程，是美国数学学会悬赏百万美金求取相关证明的难题。 在印象派大师梵高的后期作品比如《星空》、《麦田上的乌鸦》里，人们可以发现一些漩涡式的图案。 物理学家经过研究发现，梵高的画作里出现的那些深浅不一的漩涡竟然和半个世纪后科学家用来描述湍流现象的数学公式不谋而合。 梵高这些画作全属其后期作品，当时他的癫痫症经常发作。一旦凡·高恢复平静，他便失去了这种描绘湍流的能力。物理学家发现，这些作品都能找到湍流经典数学模型的影子，并相信癫痫令梵高产生的幻觉，可能赋予他洞察湍流奥秘的能力。 不可压缩的粘性流体在水平均匀圆管中的运动 (1) 条件: 不可压缩的牛顿黏性流体在水平圆管中做稳定层流. Re2000, 层流; r↑, v↓, 轴心, vmax; 管壁, vmin?0 ② 任意层速度分布: (4) 最大流速与平均流速 (5) 流阻(Flow Resistance) (2) 小球在黏性流体中的运动： 受力分析: 重力mg、浮力F、黏性阻力f 开 始: mgF, 加速下降 后 来: v↑, f ↑ 匀速运动 因 此: mg = F+ f (3) 收尾速度(terminal velocity) 或沉降速度(sedimentary velocity) 4-5．一个截面积不同的水平管道，在不同的截面积处竖直接两个管状压强计，水不流动时，两压强计中液面高度相同；水流动起来时，压强计中液面怎样变化（将水视为理想流体）（ ） A．两液面同时升高相等的高度； B．两液面同时下降相等的高度； C．两液面同时下降，但是下降的高度不同； D．两液面都不变化． 4-6．一个截面积很大顶端开口的容器，在其底侧面和底部中心各开一个截面积为0.5 cm2的小孔，水从容器顶部以200 cm3/s 的流量注入容器中，则容器中水面的最大高度约为（ ） A．0.5 cm； B．5 cm； C．10 cm； D．20 cm． * 第1节 理想流体的运动 第2节 黏性流体的运动 吴庆文 上节课 复习 理想流体：绝对不可压缩的、完全没有粘性(或内摩擦力)的流体。 S1v1=S2v2 或 Sv=C 2. 连续性方程: 1. 几个重要概念：稳定流动、流线和流管 3. 伯努利方程及其应用 特例： 不均匀水平管, h1=h2=h 1. 空吸(suction) 2. 小孔流速 3. 流速计(比托管pitot tube) 4. 流量计 一、牛顿黏滞定律(Newton viscosity law) 1. 实验: 甘油在竖直圆管中的分层流动分析 x x+dx v v+dv x v dv/dx 表示垂直速度方向相距单位距离的液层间的速度差, 叫做该处的速度梯度. 单位: s?1 速度梯度： 各流层流速沿半径方向上的变化率。 (1) ? 称作黏度系数(coefficient of viscosity)或黏度 单位: Pa · s (2) ? 与流体种类有关, 不同的物质有不同的黏度 See: 下一页PPT (3) ? 与温度有关 液体: T ↑, ? ↓ 气体: T↑, ? ↑ 注意式中S表示的是两流层的接触面积。 2.7 320 0.9~1.2 37 血清 1.47 20 CO2 1.0~1.4 37 血浆 1.10 20 甲烷 122.7 30 1.96 20 氦气 1225.0 17.5 蓖麻油 1.30 251 1.19 20 0.88