世纪以前流体力学形成的萌芽阶段.ppt

教学基本要求 1、明确水力学课程的性质和任务。 2、了解流体的基本特征，理解连续介质和理想流体的概念和在水力学研究中的作用。 3、理解流体5个主要物理性质的特征和度量方法，重点掌握流体的重力特性、惯性、粘滞性，包括牛顿内摩擦定律及其适用条件。了解什么情况下需要考虑流体的可压缩性和表面张力特性。 4、了解质量力、表面力的定义，理解单位面积表面力（压强、切应力）和单位质量力的物理意义。 学习重点 1、连续介质和理想流体的概念。 2、液体的基本特征和主要物理性质，特别 是液体的粘滞性和牛顿内摩擦定律及其应用条件。 3、作用在流体上的两种力。 一.概述 水力学的任务 水力学发展简史 液体的连续介质模型 水力学的研究方法 水力学的主要内容： 水力学发展简史 第一阶段（16世纪以前）：水力学形成的萌芽阶段 第二阶段（16世纪文艺复兴以后-18世纪中叶）水力学成为一门独立学科的基础阶段 第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）水力学沿着两个方向发展——欧拉、伯努利 第四阶段（19世纪末以来）水力学飞跃发展 第一阶段（16世纪以前）：流体力学形成的萌芽阶段 公元前2286年－公元前2278年 　　大禹治水——疏壅导滞（洪水归于河） 公元前300多年 　　李冰　　都江堰——深淘滩，低作堰 公元584年－公元610年 　　隋朝　　南北大运河、船闸应用 　　埃及、巴比伦、罗马、希腊、印度等地水利、造船、航海产业发展 系统研究 　　古希腊哲学家阿基米德《论浮体》（公元前250年）奠定了流体静力学的基础 第二阶段（16世纪文艺复兴以后-18世纪中叶）水力学成为一门独立学科的基础阶段 1586年　斯蒂芬——水静力学原理 1650年　帕斯卡——“帕斯卡原理” 1612年　伽利略——物体沉浮的基本原理 1686年　牛顿——牛顿内摩擦定律 1738年　伯努利——理想流体的运动方程即伯努利方程 1775年　欧拉——理想流体的运动方程即欧拉运动微分方程 第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）水力学沿着两个方向发展——欧拉（理论）、伯努利（实验） 工程技术快速发展，提出很多经验公式 　　　1769年　谢才——谢才公式（计算流速、流量） 　　　1895年　曼宁——曼宁公式（计算谢才系数） 　　　1732年　比托——比托管（测流速） 　　　1797年　文丘里——文丘里管（测流量） 理论 　　　1823年纳维，1845年斯托克斯分别提出粘性流体运动方程组（N-S方程） 第四阶段（19世纪末以来）水力学飞跃发展 理论分析与试验研究相结合 量纲分析和相似性原理起重要作用 　　1883年　雷诺——雷诺实验（判断流态） 　　1903年　普朗特——边界层概念（绕流运动） 　　1933-1934年　尼古拉兹——尼古拉兹实验（确定阻力系数） 　　…… 表面张力和毛细现象 第一章的部分习题 3.压缩（膨胀）性 a.压缩系数β 在一定温度下，密度的变化率与压强的变化成正比 ——体积模量（弹性模量） b.膨胀系数α 在一定压强下，体积的变化率与温度的变化成正比 1.表面张力σ：由分子的内聚力引起　单位：N/m 发生在液气接触的周界、液固接触的周界、不同液体接触的周界 2.毛细现象：液固接触 液固间附着力大于液体的内聚力 液固间附着力小于液体的内聚力 凹　上升 凸　下降 σ σ σ σ h θ h θ 作用于液体上的力 按力的作用方式 表面力 质量力 表面力是作用于液体的表面上，并与受作用的表面面积成正比的力 ,如压力,粘滞力 质量力是指通过液体质量而起作用，其大小与质量成正比的力，如重力、惯性力； 若一质量为M的均质液体，作用于其上的总质量力为F，则所受的单位质量力为 ，与加速度有一样的量纲[L/T2] ΔF ΔP ΔT A ΔA V τ n 法向应力 周围流体作用的表面力 切向应力 图 3 作用在液体上的表面力 * * 绪 论 主要内容： 液体的主要物理性质 作用于液体上的力 概述 水力学的任务是研究液体（主要是水）的平衡和机械运动的规律及其在实际工程中应用。 水力学是一门技术科学，是力学的一个分支，是水利类专业的一门重要的技术基础课。 水力学的任务 按液体的存在形式 水静力学 水动力学 按研究的内容 基本原理 工程应用 水力学与相关的邻近学科相互渗透，形成很多新分支和交叉学科 液体的连续介质模型 假设液体是一种连续充满其所占据空间的毫无空隙的连续体。水力学所研究的液体运动是连续介质的连续流动。 意义：使描述液体运动的一切物理量在空间和时间上连续，故可利用连续函数的分析方法来研究液体运动。 根据长期的生产和科学实验证明：利用连续介质的假定所得出的有关液体运动规律的基本原理与客观实际是十分符合的。 作用于建筑物表面上静水总压力 在压管中的