水力学 流体力学 绪论.ppt

4、表面张力 表面张力系数?：是指自由液面上单位长度所受到的表面张力。单位为N/m。 毛细管现象 讲课教师：张岩 E-mail：zhangyan-992@163.com 第一章 绪论 一、水力学研究对象 物质 固体 流体 液体 气体 油、血浆、泥浆 水 水力学主要研究特殊的流体 水 能承受一定的拉力 不能(液面质点有表面张力) 不能 承受 拉力 能 能 不能 保持 一定 体积 能承受一定的压力 能承受一定的压力 压缩 变形 承受 压力 能承受一定的切力 流动 变形 流动 变形 承受 切力 大 中 小 分子间作用力 不能 大 气体 不能 中 液体 保持 一定 形状 分子间距离 能 小 固体 二、任务 研究水的宏观运动规律，即水在各种外力的作用下，它的平衡和机械运动规律。以及如何应用这些规律来解决实际问题。 三、学科领域 是流体力学的一个分支，属于基础科学。是一门实践性很强的科学，带有技术学科的某些特点，因此，水力学是一门技术基础科学，属专业基础课。 四、组成 按水流存在的状态 水动力学 水静力学 静水压力 静水压强 动量守恒： 动量方程 能量守恒： 能量方程 质量守恒： 连续方程 五、水力学发展简史 公元前250年古希腊的阿基米德（Archimides）撰写的“论浮体”奠定了水静力学的基础。 16世纪以后，流体力学较快发展，如斯蒂芬、伽利略、托里拆利、帕斯卡、牛顿等人用实验方法研究了静水压力、大气压力、空口出流、压强传递和水的切应力等问题。 18-19世纪，流体力学沿着两条途径建立了液体运动的系统理论，形成两门独立的学科。 此后千余年间，直到15世纪文艺复兴时期，流体力学没有重大发展。 古典流体力学的奠基人是瑞士数学家伯努利(Bernoulli，D．) 欧拉(Euler，L．) 忽略黏性、重数学、重理论 实用流体力学(又分支出水力学) 的奠基人是一些工程师和实际工作者，如谢才(Chezy，A．de)，达西(Darcy，H．)，毕托(Pitot，H．) ，曼宁等。考虑黏性、偏经验、偏实用 使上述两类研究方法得到统一的是德国人普朗特在1904年创立的边界层理论（附面层理论） 20世纪以来，随着生产和科学的发展，水力学得到了迅速发展，分支出：计算水力学，环境水力学，工程水力学，生态水力学，城市水力学等 六、水力学的应用 094型弹道导弹核潜艇 七、研究方法 理论方法 试验方法 数值方法 理论模型——普遍规律——数学求解 观察与测量——分析处理——本质规律 数学问题——求近似解 八、液体的连续介质模型 组成物体的分子是不连续的，彼此有空间。分子在不停的运动，分子间有相互作用力。 液体在微观结构上说，是有空隙的不连续的物质（介）。 大量分子“集体”所显示的特性---宏观特性或宏观量。 例如，我们研究海浪对防波堤上某点的作用力时，并不需要知道每个海水分子对该点的作用力。 流体质点： 将实际流体无限制的分割成为无限小的基元个体，相当于微小的分子集团，-----流体的“质点”。 “宏观小”：流体质点足够小，只占据一个空间几何点，体积趋于零； “微观大”：流体质点是一个足够大的分子团，包含了足够多的流体分子，以至于对这些分子行为的统计是稳定的，作为表征流体物理特性和运动要素的物理量定义在流体质点上。 连续介质模型： 流体是由一个紧挨着一个的流体质点所组成，其中没有任何空隙。 这样的连续体-------“连续介质”。 九、作用在液体上的力 按物理性质：重力、惯性力、压力、摩擦力、拉力。 按作用特点或类型分：表面力和质量力。 1.表面力 作用于液体的表面，其大小与受作用的表面面积成比例的力，称为表面力。 静止液体中，液体不能承受拉力。 应力：单位面积上的表面力。 2.质量力 质量力是作用在每个液体质点上其大小与液体的质量成正比。如重力、惯性力。 单位质量液体所受到的质量力，称为单位质量力，用 表示。 十、液体的主要物理性质 密度 粘滞性 压缩性 表面张力 汽化压强 1、密度 国际单位 单位体积水所含有的质量： 常用数值 设有两平行平板，假设下板固定，上板在外力作用下以匀速?0向右运动。与两板相接触的流体由于附着力的作用必粘附于两平板上，具有与平板相同的运动速度。因此与上平板相接触的一层流体将以速度?0随上板一起向右运动，而紧贴下板的一层流体将和下板一样静止不动。介于两板之间的各层流体将以自上而下逐层递减的速度向右运动。流动较快的流体层带动较慢的流体层，同时流动较