[哲学]流体力学.pptVIP

物理学 第三章 流体力学 教学内容 第一节 理想流体的定常流动 连续性方程 第二节 伯努利方程及其应用 第三节 黏性流体的流动 第四节 黏性流体的运动规律 第一节 理想流体的定常流动 一、理想流体 二、定常流动 三、流线和流管 四、连续性方程 理想流体 1．流体的性质 理想流体 2．理想流体的特点 定常流动 流线 流线 流体绕过障碍物和在不同截面积的渠道流动时的流线 流线 流体绕过障碍物和在不同截面积的渠道流动时的流线 流管 定常流动的连续性方程 1．连续性方程推导 定常流动的连续性方程 2．连续性方程 例1： 冷却器由20根内径为16mm的列管组成，冷却水由内径为52mm 的导流管流入列管中，已知导管中水的流速为1.2m·s－1，求列管中水流的速度。 解： 水可看成不可压缩的流体，设导管截面为1，列管截面为2。已知： 第二节 伯努利方程及其应用 一、伯努利方程 二、伯努利方程的应用 伯努利方程的推导 伯努利方程的推导 a．求流体由MN 位置流到M? N?位置过程中机械能的变化 伯努利方程的推导 b．求流体由MN 位置流到M? N?位置过程中外力所作的功： 伯努利方程 伯努利方程的涵义及适用条件 伯努利方程的结论 生活中的伯努利方程 两条船并行前进，为什么靠得太近时容易相撞？ 生活中的伯努利方程 生活中的伯努利方程 地铁站台的黄色安全线 生活中的伯努利方程 会转弯的“香蕉球” 生活中的伯努利方程 什么力支持着乒乓球？ 生活中的伯努利方程 机翼的设计 第二节 伯努利方程及其应用 1．伯努利方程在实际应用中的问题归类 第二节 伯努利方程及其应用 2．解题的方法和步骤 例2： 水在截面不同的水平管中作定常流动，出口处的截面积为管最细处的3倍。若出口的流速为2m·s-1，问最细处的压强为多少？若在最细处开一小孔，水会不会流出来？ 第三节 伯努利方程及其应用 根据连续性方程： 第三节 伯努利方程及其应用 可得水平管最细处的压强为： 空吸现象 (a) 吸气 空吸现象 (c) 吸液 文丘里管流量计 文丘里管流量计是一种用于测量管道中流体流量的装置。它的基本结构是一节水平管，两端截面与待测管道一样粗，中间逐渐缩小。在水平管的粗处和细处连接有压强计，用来测量两处的压强或压强差。 用于测量液体的文丘里管流量计 用于测量气体的文丘里管流量计 文丘里管流量计 管道中流体的体积流量公式： 例3： 文丘里管流量计主管的直径为0.25m，细颈处的直径为0.10m，如果水在主管的压强为5.5×104Pa，在细颈处的压强为4.1×104Pa ，求水的体积流量。 解： 水可看成理想流体。设流量计主管(粗)处为1，细颈(细)处为2。由题目可知： 文丘里管流量计 由(1)可得： 文丘里管流量计 水在管道中的体积流量为： 皮托管是常见的用来测量流体流速的一种流速计。下图是它的原理图。 测量液体流速的皮托管 例4： 将皮托管插入河水中测量水速，测得其两管中水柱上升的高度各为 0.5m 和 5.4m ，求水的流速。 测量气体流速的皮托管 例5：求小孔流速： 吊式输液器的输液瓶液面与注射针头之间的高度差为1.1m，求药液自针尖流出的速度。 根据伯努利方程： 第三节 黏性流体的流动 一、黏性定律、粘度 二、黏性流体的伯努利方程 三、泊肃叶定律 四、斯托克斯粘度公式 五、层流和湍流 黏性定律、粘度 1．黏性流体的分层流动 黏性定律、粘度 2．速度梯度 黏性定律、粘度 3．黏性定律： 层流和湍流 黏性流体的流动形态有层流和湍流两种。 层流和湍流 3．雷诺数： 黏性流体的伯努利方程 黏性阻力作的功为： 黏性流体的伯努利方程 应用于均匀水平管的结论： 泊肃叶定律 适用条件： 泊肃叶定律 ※ 适用条件： 用沉降法测定液体粘度的依据： 补充练习 作业 P90，习题三5，6，8，10， 20 可得水平管最细处的流速为： 根据水平管的伯努利方程： 可见在水平管最细处开一小孔，水不会流出去，相反，在大气压强的作用下，会把管外的空气压入水管，随水流一起流走，这就是空吸现象。 2 1 空气 水 水和空气 (b) 水流抽气机 2 1 (d) 喷雾器 文丘里管流量计中用于测量水平管粗、细两处压强差的压强计可以有各种不同形状，可根据流体静力学的原理求出粗、细两处压强差。 2 1 h h1 h2 2 1 h h1 h2 下二页 2 1 h1 h2 2 1 h 下一页 管道中气体的体积流量为： 管道中液体的体积流量为： 上二页 上一页 文丘里管流量计 根据连续性方程： 根据水平管的伯努利方程： 文丘里管流量计 代入(2)并整理得： 或： a b A B hB hA