流体力学第1章中文版课件.ppt

不可压缩流体： 液体一般假设为不可压缩流体。对于气体来说，如果密度变化在3%以下时，也可以作为不可压缩流体处理 (在大气中，空气的速度在100 m/s 以下时，即可作为不可压缩流体处理) 可压缩流动： 对于气体来说，如果在流动过程中流体的密度发生显著的变化，比如4%, 它们将被认为是可压缩流体。 说明： 通过下式，体积弹性模量也可用来计算液体中的声速。 1.5 流体性质 在工程中，许多流动都满足这一条件，如空气绕流汽车的流动，建筑物内部以及绕流建筑物的流动等。 4. 蒸气压 蒸气压： 当少量的液体放置在一个封闭的容器中时，一部分液体将会蒸发。当封闭容器中的该物质的液态和气态达到平衡时(当逃逸液体表面的分子数与返回到液体表面的分子数相等时，即达到平衡) ，蒸发停止。此时， 由气态中的分子产生的压强即为蒸气压。 蒸气压对于不同的液体来说是不同的，并且与压强和温度有密切的关系。 1.5 流体性质 气穴现象： 在流体流动过程中，在某种条件下流体中会出现压强低于蒸气压的区域，在这些区域中，会产生气泡。这个现象称为气穴现象。 说明： 当流体中的气泡被流体输运到高压区域时，气穴现象将是非常有害的。当气泡进入高压区域时将会发生爆裂，气泡的爆裂会产生流体中局部的压力尖峰，而这种压力尖峰将会对管道壁面产生潜在的损害。 1.5 流体性质 1.6 守恒定律 三个基本定律构成了流体力学的基础。 1. 质量守恒 质量守恒: 物质是不可消失的。 系统: 一个系统定义为需要研究的固定数量的物质。 系统的边界将系统与外界相隔离。系统的边界可以是固定的，也可以是运动的；可以是真实的，也可以是假想的。 动量守恒： 如果没有外部的力施加在一个系统上时，这个系统的动量将保持恒定。 牛顿第二定律: ---- 建立在动量守恒定律基础上的一个特定的定律 施加在一个系统上的所有外部力的合力等于该系统线动量的时间变化率。 施加在一个系统上的所有转矩的合转矩等于该系统角动量的时间变化率。 1.6 守恒定律 2. 动量守恒 *Chapter 1: Basic considerations * 第一章: 基本概念 本章主要内容 1.1 引言 1.2 量纲, 单位及物理量 1.3 气体和液体的连续介质模型 1.4 压强和温度的度量 1.5 流体性质 1.6 守恒定律 1.7 热力学性质及其关系式 1.8 本章总结 本章教学目的 引入工程流体力学中常见的物理量及其量纲和单位 对本课程涉及的流体进行定义 介绍常见的流体性质 给出流体力学中的守恒定律 1.1 引言 1. 工程流体力学的应用 工程流体力学的应用是非常广泛的: 在生物力学中，人们对血液及脑组织流动的研究需要流体力学的知识; 在气象及海洋工程领域，对空气运动及海洋流动的研究需要大量的流体力学知识; 化学工程师在设计不同的化学反应装备时需要对流体力学有深入的了解; 航空工程师可以利用流体力学的知识提高航空器的升力，降低航空器的阻力; 机械工程师在设计水泵、涡轮机、内燃机、空气压缩机、空调系统设备、污染控制装备以及发电厂时，都需要对流体力学有深入的了解; 市政工程师利用流体力学的知识设计出管道系统、污水处理厂、灌溉沟渠、防洪系统、以及水坝，等等。 1.1 引言 2. 工程流体力学课程的目的 通过工程流体力学的学习，使学生能够应用工程流体力学的基本原理解决一些工程上的实际问题。 3. 本章的核心内容 流体的宏观描述; 流体的性质; 流体力学的基本定律; 一些重要物理量的单位和量纲分析。 1.1 引言 1.2 量纲、单位及物理量 1. 量纲 在物理学中，共有九个物理量被定义为“基本量纲”。所有其他物理量的量纲可以用“基本量纲”进行表示。 基本量纲: 长度 质量 时间 温度 物质的量 电流 照度 平面角 立体角 例题 1: 牛顿第二定律: 用括弧表示量纲，因此上式用量纲可以表示为: 力的量纲 时间量纲 质量的量纲 长度量纲 1.2 量纲、单位及物理量 2. 单位 如果要确定一个物理量的具体数值，则必须选定一套单位。 两种单位制: 英制(English units) 国际单位制— SI制(SI units: International System) 说明: 本课程主要以SI单位制为主，但为了使同学了解英制单位制，在例题中，两种单位制都有采用。 1.2 量纲、单位及物理量 表： 基本量纲及其单位 物理量