第0章流体力学PPT.pptx

流体力学;2018/1/15 星期一; 液体（liquid）与气体（gas）统称为流体（fluid） 。 流体力学（fluid mechanics）— 研究流体机械运动规律的 科学。 流体力学除了研究流体的运动规律以外，还要研究它的传 热、传质规律。同样，在固体、液体或气体界面处，不仅研究相 互之间的作用力，而且还需要研究它们之间的传热、传质规律。 ;流体力学的基础理论由三部分组成: 一是流体处于平衡状态时，各种作用在流体上的力之间关系的理论，称为流体静力学； 二是流体处于流动状态时，作用在流体上的力和流动之间关系的理论，称为流体动力学； 三是气体处于高速流动状态时，气体的运动规律的理论，称为气体动力学。 工程流体力学的研究范畴是将流体流动作为宏观机械运动进行研究，而不是研究流体的微观分子运动，因而在流体动力学部分主要研究流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒及转换等基本规律。 ; 流体力学在工程技术中有着广泛的应用。在能源、化工、环保、机械、建筑（给排水、暖通）等工程技术领域的设计、施工和运行等方面都涉及到流体力学问题。不同工程技术领域的流体力学问题有各自不同的特点，概括起来主要有三种不同流动形式： 一是有压管流，如流体在管道中的流动； 二是绕流，如流体在流体机械中绕过翼型的流动； 三是射流，如流体从孔口或管嘴喷出的流动。 流体力学就是要具体地研究流体流动形式中的速度分布、压力分布、能量损失，以及流体同固体之间的相互作用，同时也要研究流体平衡的条件。;河渠水面曲线问题; 严格地说应该用力学的语言来叙述：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质，称为流体。根据上述定义，流体显然不能保持一定的形状，即具有流动性。;流体中所包括的液体和气体除具有上述共同特性外，还具有如下的不同特性： 液体的分子距很难缩小，即液体很不易被压缩，以致一定重量的液体具有一定的体积，液体的形状取决于容器的形状，并且由于分子间吸引力的作用，液体有力求自身表面积收缩到最小的特性。故在重力的作用下，液体总保持一个自由表面(或称自由液面)，通常称为水平面。 气体具有很大的压缩性。此外，因其分子距与分子平均直径相比很大，以致分子间的吸引力微小，分子热运动起决定性作用，所以气体没有一定形状，也没有一定的体积，它总是能均匀充满容纳它的容器而不能形成自由表面。; 二、流体连续介质假设 从微观角度看，流体和其它物体一样，都是由大量不连续分布的分子组成，分子间有间隙。 在流体力学中，取流体微团来作为研究流体的基元。所谓流体微团是一块体积为无穷小的微量流体，由于流体微团的尺寸极其微小，故可作为流体质点看待。流体可看成是由无限多连续分布的流体微团组成的连续介质。这种对流体的连续性假设是合理的，因为在流体介质内含有为数众多的分子。 建立连续介质模型: （1） 排除了分子运动的复杂性； （2）引入质点的概念，各质点物理量都可视为空间坐标 和时间变量的连续函数，可用数学分析方法来研究液体运动。 ; 一 流体的密度 1、流体的密度 流体的密度是流体的重要属性之一，它表征流体在空间某点质量的密集程度，流体的密度定义为：单位体积流体所具有的质量，用符号ρ来表示。 对于流体中各点密度相同的均质流体，其密度 （1-1） 式中： —流体的密度，kg/m3； —流体的质量，kg； —流体的体积，m3。; 对于各点密度不同的非均质流体，在流体的空间中某点取包含该点的微小体积 ，该体积内流体的质量 则该点的密度为 （1-2） 2、流体的相对密度 流体的相对密度是指某种流体的密度与4℃时水的密度的比值，用符号d来表示。 （1-3