物理学 流体动力学基础.ppt

∴ 定义流阻： 则 （普遍适用） 总外周阻力、外周阻力 流阻的串、并联 应用：毛细管法测液体粘度 3.5 斯托克斯定律 条件：小球在流体中低速运动 斯托克斯力： 重力： 浮力： t=0: v=0 f=0 GF a0 t=t: v 增大 GF+f a0 t=T G=F+f a=0 v=C 沉降速度: 物理教研室 陈亮 物理学 ** 医用物理学 流体动力学基础 1．理想流体、内摩擦力、 牛顿流体、流量、粘度 2．连续性方程、伯努利方程 本章要点 3.1 基本概念 流体：液体和气体 实际流体：粘滞性（内摩擦力） 可压缩性 理想流体：1.绝对不可压缩 2.完全没有粘滞性 稳定流动：任意一点流速（大小、方向）不随时间变化 流线与流管： 连续性方程： 条件：不可压缩流体作稳定流动 在流体中取一无穷细的流管 △S1→0、△S2→0 ∴截面内流速相同， 时间△t→0 ∴流速不变 这段流体为柱体 在同一流管中，流速与截面积成反比。 （体积）流量： 单位时间通过某截面的流体体积 质量流量： 流管有分支时： 3.2 伯努利方程 条件：理想流体作稳定流动 取流管同连续性方程 功能原理： 非保守内力作功+外力作功 =系统机械能增量 受力分析： 1.侧面的压力 2.流体内部作用力 3.重力 4.两端的压力 侧面的压力不做功 ∵理想流体没有内摩擦力 ∴非保守内力作功=0 重力属保守内力 A B A B 面积、流速、压强的关系 ∴S小→v大→p小 空 吸 作 用 喷 雾 器 水流抽气机 流 速 计 例1：图示为一大容器，容器的截面积为S1，在其侧壁开一小孔，小孔距液面h=1.0m，小孔的截面积为S2，已知S1S2。求液体从小孔射出的速率。 解：设S1、S2截面处的流速分别 为 和 两处的压强均为 取S2处为势能零点 由连续性方程 由伯努利方程 两式联立得： 例2：密度ρ=1.1×103kg/m3的盐水在水平圆管中流动，管的内径d1=100mm，d2=50mm，如果在测压管中，测得两管中液面的高度差h=0.50mm,求：盐水在管中的质量流量。 解：设水平管中两竖直管处的压强 和流速分别为 和 对此两处使用伯努利方程： 由连续性方程： 同时注意到： 以上三式联立，解得： 3.3 实际流体的流动 牛顿粘滞性定律 速度梯度： （速度的空间变化率） ：粘滞系数（粘度） 与流体本身及温度等有关 液体：T大 小 气体：T大 大 牛顿流体（ ）如血浆；非牛顿流体（ ）如全血 血液的非牛顿性（自学） 实际流体的伯努利方程 考虑能量损失和外加动力 层流与湍流 雷诺数 3.4 泊肃叶定律 条件：牛顿流体在水平圆管中作稳定层流 上式整理、分离变量后积分： 得： G F f 离心机 物理教研室 陈亮 物理学 * *