流体力学预习资料1.doc

·古希腊的阿基米德，他建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。阿基米德定律（Archimedes law）是物理学中力学的一条基本原理。浸在液体（或气体）里的物体受到竖直向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力（Any object placed in a fluid displacesits weight;an immersed object displaces its volume）。其公式可记为： F浮=G排=ρ液·g·V排液。 浮力是物体受到的流体压强的所有作用的净效应。浮力产生原因——上表下表面的压力差数学上的阿基米德原理指对于任何自然数（不包括0）a、b，如果ab，则必有自然数c（c不等于a或b或零），使c×ab. 补充：此原理适用于实数， 不适用于超实数。 陈清梅??【摘要】：指出了《新概念物理教程:力学》中的一处不妥并给出了正确的结论。 【作者单位】：?首都师范大学物理系? 【正文快照】： 文献[1]对于浮体的稳定性作了如下论述:“浮力是作用在被物体所排开的同体积的液块的质心(重心)上的,这个点称为浮体的浮心(center 0f buoyancy).只有浮心B高于浮体的质心(重心)C时(如图1),浮体的姿态才是稳定的.在船舶上,把发动机和货物放在底舱以满足稳定条件.在帆船上,除 15世纪，意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题；水波 [water wave;ripples of water] 水的波浪。亦指水水波很容易被认为是一种横波，实际上并非如此。在平衡的情况下，水的表面是水平的。水面发生扰动时，使水面恢复水平的回复力有两个，一个是重力，另一个是表面张力。水波中，对水面质点提供的回复力在波长很小时，表面张力的作用是主要的，这种波叫做表面张力波。对于波长很长很长的波，表面张力的作用可以忽略，波动主要是重力作用的结果，这种波叫做重力波。由于水的不可压缩性，波峰中的水必然是从附近的波谷中流出来的。因此，水波中的每个质点的运动都是由纵向运动和横向运动合成的。管流是在管道内的粘性流体流动，是化工生产中最常见的流动形式。常应用在园林设计和水力学中等领域。 流体刚进入管内时，整个管截面上的速度u均匀，但管壁上的速度为零。随着流体向前流动,由于流体粘性作用，管壁附近的速度降低，截面上的速度分布不断变化，直至离管口一定距离x0后不再改变。速度分布随轴向距离变化的管段称进口段（图1）。进口段内发展着的流动，与绕流时壁面附近的流动具有相似之处。边界层厚度?δ在进口处为零，此后，沿管长逐渐增加。在边界层之外，是径向速度梯度为零的区域，这一区域沿流动方向不断缩小，流体的流速不断增加,依次由u0、u1、u2、u3变至umax,以保持截面平均速度不变，即流量不变。无粘性流区域消失后，充分发展的速度分布就告形成。进口段长度随雷诺数而变化,在层流时约为0.058dRe（d为管径,Re为雷诺数），湍流时约为50d。 管流 管内流动因处于不同状态而有不同规律。层流时，沿半径的速度分布呈抛物线，速度分布也可用对数形式表示。根据半经验湍流理论导出的对数速度分布，又称通用速度分布。速度分布分三个区域处理：在壁面附近的层流底层区，动量传递主要依靠分子 管流 传递；在湍流区位于离壁面一定距离处，动量传递主要靠湍流微团脉动，分子传递可以忽略；过渡区位于两者之间。各区域的划分以无因次距离参数y+为依据。 管流所用的管道不限于直圆管，也可能是非圆管（矩形管、椭圆管）、非直管、变截面管等。在这些管道中的流动,又出现一些新现象,其中主要是流动边界层的分离和主流上的次流,即垂直于主流的横截面上的流动现象，如弯曲管中的次流。flow in pipe 液体充满管道内部的流动。设计管道或管系时必须进行管流的水力计算。管流的主要问题是确定流量和水头，计算沿管线各断面的压强。 管流按液体速度的恒定性可分为：速度随时间变化的非恒定管流和速度不随时间变化的恒定管流；按管道局部损失能否忽略分为：沿程损失占绝对优势、局部损失可以忽略不计的长管和局部损失占相当数量不能忽略不计的短管；按管道布置分为管径及管道类型均不变化又无分支的简单管道，以及由两根以上管道组合成的复杂管道，如串联、并联管道、枝状或环状管网。水力计算，均以恒定流为基础 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水流经引水道进入水轮机，由于水流和水轮机的相互作用，水流便把自己的能量传给了水轮机，水轮机获得能量后开始旋转作功。 水流流经水轮机时，水流能量发生改变的过程——水轮机的工作过程。反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。 由水能出力公式: N=9.81QHη 可知，其基本参数包括：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，此外还有工作力矩M、机