[工学]工程流体力学 chapter1 绪论.ppt

第四节 流体连续介质模型 连续介质模型将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，这就是1755年欧拉提出的“连续介质模型”。 在连续性假设之下，表征流体状态的宏观物理量如速度、压强、密度、温度等在空间和时间上都是连续分布的，都可以作为空间和时间的连续函数。 流体质点：包含有足够多流体分子的微团，在宏观上流体 微团的尺 度和流动所涉及的物体的特征长度相比充分的小，小到在数学上可以作为一个点来处理。而在微观上，微团的尺度和分子的平均自由行程相比又要足够大。 第五节 流体的密度、相对密度、比容 密度 ： ( ) 均质流体 比容：密度的倒数 相对密度 式中 ──流体的密度（kg/m ）； ──4℃时水的密度（kg/m ）。 密度单位体内流体所具有的质量表征流体在空间的密集程度。 第六节 流体的压缩性和膨胀性 流体的压缩性 在一定的温度下，单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系数，其值越大，流体越容易压缩，反之，不容易压缩。 定义式： 体积弹性模量 其值越大，流体越不容易压缩，反之，就容易压缩。 一定温度下水的体积弹性模量示于教材表1－3 第六节 流体的压缩性和膨胀性 流体的膨胀性 当压强一定时，流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性，膨胀性的大小用温度膨胀系数来表示。 膨胀性系数 式中 或 为温度增量； 为相应的体积变化率。由于温度升高体积膨胀，故二者同号。aV 的单位为1/K或1/℃。 水在不同温度下的膨胀系数如表1－4所示。 可压缩流体和不可压缩流体 理论上，气体和液体都是可压缩的。但通常将气体时为可压缩流体，液体视为不可压缩流体。 水下爆炸：水也要视为可压缩流体；当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体。 流体的粘性：流体流动时产生内摩擦力的性质程为流体的黏性。流体内摩擦的概念最早由牛顿（I. Newton,1687）提出。由库仑（C．A．Coulomb,1784）用实验得到证实。 第七节 流体的粘性 库仑把一块薄圆板用细金属丝平吊在液体中，将圆板绕中心转过一角度后放开，靠金属丝的扭转作用，圆板开始往返摆动，由于液体的粘性作用，圆板摆动幅度逐渐衰减，直至静止。库仑分别测量了普通板、涂腊板和细沙板，三种圆板的衰减时间。 第一章 绪 论 工程流体力学 引 言 (Introduction) 流体力学： 宏观力学。 Fluid Mechanics 学习对象：流体(Fluid)，包括液体和气体。 液体——无形状，有一定的体积；不易压缩，存在自由（液）面。 气体——既无形状，也无体积，易于压缩。 学习任务： 研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用。 学习方法 理论分析: 根据实际问题建立理论模型 涉及微分体积法 速度势法 保角变换法 实验方法: 根据实际问题利用相似理论建立实验模型 选择流动介质 设备包括风洞、水槽、水洞、激波管、测试管系等 数值方法 ：根据理论分析的方法建立数学模型，选择合适的计算方法，包括有限差分法、有限元法、特征线法、边界元法等，利用商业软件和自编程序计算，得出结果，用实验方法加以验证。 流体力学的发展简史 流体力学在中国 大禹治水 4000多年前的大禹治水，说明我国古代已有大规模的治河工程。 秦代三大水利工程(公元前256~210年) 秦代，在公元前256-前210年间，便修建了都江堰、郑国渠、灵渠三大水利工程，说明当时对明槽水流和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。 龙首渠（公元前156-前87） 西汉武帝时期，为引洛水灌溉农田，在黄土高原上修建了龙首渠，创造性地采用了井渠法，即用竖井沟通长十余里的穿山隧洞，有效地防止了黄土的塌方。 水利风力机械 在古代，以水为动力的简单机械也有了长足的发展，例如用水轮提水，或通过简单的机械传动去碾米、磨面等。东汉杜诗任南阳太守时（公元37年）曾创造水排（水力鼓风机），利用水力，通过传动机械，使皮制鼓风囊连续开合，将空气送入冶金炉，较西欧约早了一千一百年。 流体力学在中国 流体力学在中国 真州船闸 北宋（960-1126）时期，在运河上修建的真州船闸与十四世纪末荷兰的同类船闸相比，约早三百多年。 潘季顺　明朝的水利家潘季顺（1521-1595）提出了“