工程流体力学2012年.pptVIP

基础理论部分有：紊流、流动稳定性与过渡、涡流动力学和非定常流等。 交叉学科有：计算流体力学、实验流体力学、流体机械流体力学、可压缩气体力学、磁流体力学、非牛顿流体力学、生物流体力学、多相流体力学、物理-化学流体力学、渗流流体力学等等。 * * 流体力学任务及发展概况 流体的特征和连续介质假设 流体的主要物理性质 流体的分类 * 一、流体的基本特征 一般上，我们把气体和液体通称为流体。 流体在力学性能上的两个特点： 流体几乎不能承受拉力； 在静止状态下不能承受剪切力。 流体的这两个特点简称为的流体易流动性，它既是流体命名的由来，也是区别于固体的根本标志。 * 质点的概念 流体质点就是流体中“宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大”的任意一个物理实体。 流体质点具有下述四层含意： 1.流体质点的宏观尺寸非常小。宏观体积极限为零。 2.流体质点的微观尺寸足够大。流体质点的微观体积必然大于流体分子尺寸的数量级，这样在流体质点内任何时刻都包含有足够多的流体分子，个别分子的行为不会影响质点总体的统计平均特性。 * 3.流体质点是包含有足够多的分子在内的一个物理实体，因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量。例如流体质点具有质量，密度，温度，压强，流速，动量，动能等等。 4.流体质点的形状可以任意划定，因而质点和质点之间可以完全没有空隙，流体所在的空间中，质点紧密相连，无所不在。 * 三 连续介质假定 假定流体是由无穷多个，无穷小的，紧密毗邻，连绵不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。 通常把当中的任意小的一个微元部分叫作流体微团，当流体微团的体积无限缩小并以某一坐标点为极限时，流体微团就成为处在这个坐标点上的一个流体质点，它在任何瞬时都具有一定的物理量　　。 * 因而在连续介质假定下，流体质点的一切物理量必然都是坐标与时间变量的单值，连续，可微函数，从而形成各种物理量的标量场和矢量场，这样我们就可以顺利的运用连续函数和场论等数学工具研究流体运动和平衡问题。 * 流体力学任务及发展概况 流体的特征和连续介质假设 流体的主要物理性质 流体的分类 * 一、流体的密度和相对密度 在流体中任取一个流体微团，其微元体积为 ，微元质量为 。当微元无限小而趋近流体质点时，定义： 一点上流体密度为 * 如果流体是均质的，则流体密度可表示为 !!!注意： 均质流体指在空间上质量分布是均匀的，但流体密度和体积仍然是可以随温度和压强而变化的。 * 相对密度 指物体质量与4摄氏度下同样体积蒸馏水质量之比，是无量纲数。如用下角标w代表蒸馏水的相应物理量，则流体相对密度为 如钢的相对密度7.8。 * 二、流体压缩性与体积压缩率 流体不能承受拉力，可以承受压力。流体受到压力作用后体积或密度发生变化的特性称为压缩性。 当温度不变时，体积相对变化量 　与 之比值称为流体的等温压缩率,用 表示，即 单位符号是 (或 ) 希腊字母，读卡帕 * 流体的体积模量－－表征流体压缩性的另一种形式 的单位符号是 (或Pa)。 * 流体压缩率 的物理意义：当温度不变时，每增加单位压强所产生的流体体积相对变化率。 所以， 越大，流体越容易被压缩。 流体体积模量 的物理意义：当温度不变时，每产生一个单位体积相对变化率所需要的压强变化量. 所以， 值越大表示流体越不容易压缩. * 三、流体粘性与牛顿内摩擦定律 　粘性（粘滞性） 　定义：因发生相对运动的流体质点（或流层）之间所呈现的内摩擦力以抵抗剪切变形（相对运动）的物理特性。或发生相对运动时流体内部呈现内摩擦力特性。 　库仑用液体内悬吊圆盘摆动实验证实流体存在内摩擦。 说明：① 粘性产生的原因是由于分子间的引力 ② 理想流体不表现出粘性 ③ 静止流体不表现出粘性 牛顿对下图所示的流体进行实验研究,发现推动上板的外力 与上板运动速度 及摩擦面积 成正比,与两板之间的微小距离 成反比,比例常数 与充入两板之间的流体种类及其温度,压强状况有关. * 根据实验可得流体对上板的摩擦力为 流体中的切应力为 * * 一般情况下，有时液流横截面速度分布u=u（y）不一定是直线规律,如下图所示,此时