流体力学 流体力学与物体运动.ppt

《流体力学与流体机械》课件 高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰。 测量和计算表明上部吸力的贡献比下部要大。 第一章 绪论 第一节 流体力学的概念与发展简史 第一节 流体力学的概念与发展简史 一、流体力学的概念 　　 流体力学是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和流体机械运动规律及其实际应用的技术科学。 问题：按连续介质的概念，流体质点是指: A、流体的分子；???? B、流体内的固体颗粒； C、几何的点； D、几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。 第三节　流体的主要物理性质 一 、密度、容重、比重和比容 问题：下面关于流体粘性的说法中，不正确的是: A、粘性是流体的固有属性；???? B、粘性是运动状态下，流体有抵抗剪切变形速率能力的量度； C、流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重性； D、流体的粘度随温度的升高而增大。? 例2：一底面积为40 ×45cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面向下作等速运动,如图所示，已知木块运动速度u =1m/s，油层厚度d =1mm，由木块所带动的油层的运动速度呈直线分布，求油的粘度。 解：∵等速??? ∴as =0 第二节 流体的概念及连续介质假设 第三节 流体的主要物理性质 第四节 流体的分类 流体力学所研究的基本规律，有两大组成部分： ２.流体动力学：它研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等，这一部分称为流体动力学。?? １.流体静力学：它研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系。 　　 流体力学在研究流体平衡和机械运动规律时，要应用物理学及理论力学中有关物理平衡及运动规律的原理，如力系平衡定理、动量定理、动能定理等等。因为流体在平衡或运动状态下，也同样遵循这些普遍的原理。所以物理学和理论力学的知识是学习流体力学课程必要的基础。 　　目前，根据流体力学在各个工程领域的应用，流体力学可分为以下四类： 水利类流体力学：面向水工、水动、海洋等； ???? 机械类流体力学：面向机械、冶金、化工、水机 等； ?土木类流体力学：面向市政、工民建、道桥、城市防 洪等。 大气类流体力学：飞机、飞行器外行的设计，天气预报，环境污染预报等。 二、 流体力学的发展历史 　　流体力学的萌芽，是自距今约2200年以前，西西里岛的希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文开始的。 他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。 　　 　　流体力学的主要发展是从牛顿时代开始的，1687年牛顿在名著《自然哲学的数学原理》中讨论了流体的阻力、波浪运动，等内容，使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。 此后，流体力学的发展主要经历了三个阶段： １.伯努利所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的解析方法，为研究液体运动的规律奠定了理论基础，从而在此基础上形成了一门属于数学的古典“水动力学”（或古典“流体力学”）。 2. 在古典“水动力学”的基础上纳维和斯托克斯提出了著名的实际粘性流体的基本运动方程——纳维-斯托克思方程(N-S方程)。从而为流体力学的长远发展奠定了理论基础。但由于其所用数学的复杂性和理想流体模型的局限性，不能满意地解决工程问题，故形成了以实验方法来制定经验公式的“实验流体力学” 。但由于有些经验公式缺乏理论基础，使其应用范围狭窄，且无法继续发展。 3 . 从19世纪末起，人们将理论分析方法和实验分析方法相结合，以解决实际问题，同时古典流体力学和实验流体力学的内容也不断更新变化，如提出了相似理论和量纲分析，边界层理论和紊流理论等，在此基础上，最终形成了理论与实践并重的研究实际流体模型的现代流体力学。在20世纪60年代以后，由于计算机的发展与普及，流体力学的应用更是日益广泛。 其他重要的科学家：李冰 达芬奇 第二节 流体的概念及连续介质假设 　在地球上，物质存在的主要形态有：固体、流体。其中流体包括液体和气体，相对于固体，它在力学上表现出以下特点： 从力学分析的意义上看，在于它们对外力抵抗的能力不同。 一. 流体的概念 　固体 　液体 固体：既能承受压力，也能承受拉力，抵抗拉伸变形。 流体：只能承受压力，一般不能承受拉力，抵抗拉伸变形。 液体和气体的共同点： 两者均具有易流动性，即在任何微小切应力作用下都会发生变形或流动，故二者统称为流体。 二、连续介质假设 １.连续介质假设的提出 宏观：考虑宏观特性，在流动空间和时间上所采用 的一切特征尺度和特征时间都比分子距离和分子碰 撞时间大的多。 微观：流体是由大量做无规则运动的分子组成的，分子之间存在空隙，但在标准状况下，1cm3液体中含有3×10(22