《流体力学》_第1章____绪论.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 流体粘性的形成因素和计算 形成流体粘性的因素有两方面 流体分子间的引力在流体微团相对运动时形成的粘性 流体分子的热运动在不同流速流层间的动量交换所形成的粘性 * 流体粘性的形成因素和计算 形成液体粘性的主要因素是分子间的引力，温度升高，粘性减小。 形成气体粘性的主要因素是分子的热运动，温度升高，粘性增大。 压强的变化对气体和液体的粘性影响不大。 * 流体粘性的形成因素和计算 粘度计算的经验公式 计算气体粘度的苏士兰（Sutherlang）公式 水的粘度随温度变化的关系式 * 流体粘性的形成因素和计算 粘度计算的经验公式 机械油随压强和温度变化的关系式 混合气体粘度的计算公式 不缔合混合液体的粘度计算公式 * 流体粘性的形成因素和计算 常见流体的粘度 表1.5.6 表1.5.7 不同流体在不同温度下的动力粘度曲线和运动粘度曲线 图1-5 图1-6 * 流体粘性的形成因素和计算 常温常压下水的粘度是空气的55.4倍 常温常压下空气的运动粘度是水的15倍 * 流体粘性的形成因素和计算 粘度的测量 流体的粘度不能直接测量，往往是通过测量其它物理量由有关公式计算而得。 由于测量原理、测量方法不同，测量的物理量也不尽相同。 常用的测量方法有管流法、落球法、旋转法等。 * 粘性流体和理想流体 实际流体都具有粘性——粘性流体 没有粘性的流体为理想流体 客观上不存在的假想流体模型 有些实际流体的粘性显示不出来 有些问题的粘性不起主要作用 理想流体问题简单 * 牛顿流体和非牛顿流体 凡符合牛顿粘性应力公式的流体为牛顿流体 其它流体为非牛顿流体 非牛顿流体切向应力与速度梯度的关系 η：表观粘度 k：常数 n：指数 * 牛顿流体和非牛顿流体 理想塑性流体（B） A——理想流体 * 牛顿流体和非牛顿流体 拟塑性流体（C） 表观粘度随角变形速度的提高而减小 胀流型流体（D） 表观粘度随角变形速度的提高而增大 A——理想流体 * 【例1-3】如图所示，转轴直径d=0.36m，轴承长度l=1m，轴与轴承之间的缝隙δ=0.2mm，其中充满动力粘度μ=0.72Pa·s的油，如果轴的转速n=200rpm。求克服油的粘性阻力所消耗的功率。 * 【例1-4】如图所示，上下两平行圆盘的直径为d，两盘之间的间隙为δ，间隙中流体的动力粘度为μ，若下盘不动，上盘以角速度ω旋转，不计空气摩擦力，求所需力矩M的表达式。 * 【例】一块可动平板与另一块不动平板之间为某种液体，两块板相互平行（如图），它们之间的距离h=0.5mm。若可动平板以v=0.25m/s的水平速度向右移动，为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2Pa，求这二板间液体的粘度。 * 【例】图示油缸尺寸为d=12cm，l=14cm，间隙δ=0.02cm，所充油的粘度μ=0.65×10-1Pa·s。试求当活塞以速度v=0.5m/s运动时所需拉力F为多少？ * 1.5.4 液体的表面性质 * 表面张力 生活中表面张力现象 桌面上的水膜运动、金属框上的肥皂水膜会拉动其 活动边,水面上的针，荷叶上的露珠总是呈球形 * 表面张力 自由液面附近的液体分子分别受到周围气体和液体分子的引力作用。 液体分子引力大于气体分子引力。 液体分子间引力作用范围在影响球内。 * 表面张力 距离液面大于影响球半径r的范围内，液体分子引力相互平衡。 距离液面小于影响球半径r的范围内，液体分子引力不能平衡，合成一个拉向液体内部的合力，合力作用的结果是使液体自由表面有明显的欲成球形的收缩趋势，引起这种收缩趋势的力称为表面张力。 * 表面张力 表面张力是拉力 单位长度上所受到的拉力定义为表面张力系数，用σ表示，单位：N/m。 表面张力的大小与液体的种类、液体表面气体的种类、温度有关。 温度升高，表面张力减小。 常见液体的表面张力 表1.5.8 表1.5.9 * 毛细现象 毛细现象 当把直径很小两端开口的细管插入液体中时，表面张力的作用将使液体出现升高或下降的现象。 毛细管 形成毛细现象的细管 * 毛细现象 液体分子之间相互制约的引力称为内聚力，液体分子之间和固体分子之间的引力称为附着力。 当液体和固体壁面接触时，若内聚力小于附着力，液体将在固体壁面上伸展开来，湿润固体壁面，称为浸润现象。 当内聚力大于附着力时，液体将缩成一团，不湿润固体壁面。 * 毛细现象 将毛细管插入液体，若出现浸润现象，则液体将沿壁面向外伸展，使液面向上弯曲成凹面。 由于