工程流体力学第二版课件.pptx

工程流体力学第二版课件

20XX

汇报人：XX

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目录

01

流体力学基础

02

流体运动学

03

流体动力学

04

流体在管道中的流动

05

流体机械与设备

06

工程应用案例分析

流体力学基础

第一章

基本概念与定义

流体分为液体和气体两大类，它们在流动和受力时表现出不同的物理特性。

流体的分类

研究流体在静止状态下的力学行为，如压力分布、浮力原理等，是流体力学的基础之一。

流体静力学基础

流体力学中，流体被视为连续介质，忽略分子尺度的不连续性，便于进行宏观分析。

连续介质假设

01

02

03

流体的分类

流体可分为液体和气体两大类，液体如水，气体如空气，它们在流动特性上有显著差异。

按状态分类

连续介质假设下，流体被分为连续流体和非连续流体，如理想流体和实际流体。

按连续性分类

根据牛顿粘性定律，流体分为牛顿流体和非牛顿流体，如水是牛顿流体，而番茄酱是非牛顿流体。

按粘性分类

流体静力学原理

流体静压力是指流体在静止状态下各方向上均匀作用的压力，如水压和气压。

流体静压力的概念

01

帕斯卡定律表明，在封闭容器中，流体各点的压力相等且同时传递，无能量损失。

帕斯卡定律

02

阿基米德原理说明了浮力的原理，即物体在流体中所受的向上浮力等于它排开流体的重量。

阿基米德原理

03

流体静力学方程描述了流体静止时压力与深度的关系，是解决静止流体问题的基础公式。

流体静力学方程

04

流体运动学

第二章

运动描述方法

流线和迹线

拉格朗日法

01

03

流线表示某一时刻流体速度场的切线方向，而迹线是流体粒子随时间运动的轨迹，两者用于直观展示流体运动。

拉格朗日法通过追踪流体中单个粒子的运动来描述流体运动，适用于分析粒子路径和历史。

02

欧拉法描述流体运动时关注空间固定点的流体属性变化，常用于流体速度场和压力场的分析。

欧拉法

流体微团运动分析

研究流体微团在运动过程中的加速度变化，包括局部加速度和对流加速度的计算。

流体微团的加速度分析

分析流体微团在运动中的形状变化和旋转，理解流体的剪切变形和角速度特性。

流体微团的变形与旋转

拉格朗日法追踪流体微团随时间的运动轨迹，而欧拉法描述固定空间点的流体性质变化。

拉格朗日法与欧拉法

流体运动方程

连续性方程是流体运动学的基础，它表达了流体质量守恒的原理，即流入和流出的流体质量相等。

01

连续性方程

纳维-斯托克斯方程描述了粘性流体的运动规律，是工程流体力学中分析流体动力学行为的关键方程。

02

纳维-斯托克斯方程

伯努利方程基于能量守恒定律，用于不可压缩、无粘性流体的稳定流动，广泛应用于管道和风洞设计中。

03

伯努利方程

流体动力学

第三章

流体动力学基本方程

连续性方程描述了流体在流动过程中质量守恒的原理，是流体力学的基础之一。

连续性方程

纳维-斯托克斯方程是描述粘性流体运动的微分方程，对于工程流体力学至关重要。

纳维-斯托克斯方程

伯努利方程基于能量守恒原理，用于不可压缩、无粘性流体的稳定流动分析。

伯努利方程

理想流体运动

01

理想流体运动中，伯努利原理描述了流体速度、压力和高度之间的关系，是流体力学的基础之一。

02

欧拉方程是描述理想流体运动的微分方程，它表达了流体内部各点的压力、密度和速度之间的关系。

03

连续性方程说明了在理想流体运动中，流体的质量守恒，即流体在任何截面上的流量是恒定的。

伯努利原理

欧拉方程

连续性方程

粘性流体运动

牛顿粘性定律

牛顿粘性定律描述了流体内部剪切应力与速度梯度之间的线性关系，是分析粘性流体运动的基础。

01

02

层流与湍流

粘性流体运动中，层流表现为有序的流线，而湍流则表现为无序的涡旋，两者在流体力学中有着本质区别。

03

雷诺数的应用

雷诺数是判断流体流动状态的关键无量纲数，通过它可预测流体从层流过渡到湍流的条件。

流体在管道中的流动

第四章

管道流动基本原理

伯努利方程描述了流体在管道中流动时能量守恒的原理，是设计管道系统的关键理论基础。

伯努利方程的应用

01

雷诺数是判断流体流动状态（层流或湍流）的重要无量纲参数，对管道设计和流体动力学分析至关重要。

雷诺数与流动状态

02

该方程用于计算管道中流体流动时的压力损失，是工程实践中评估管道系统性能的重要工具。

达西-韦斯巴赫方程

03

层流与湍流

湍流的定义和特点

湍流是流体流动的无序状态，流体层之间存在强烈的横向混合，流动复杂且难以精确预测。

层流与湍流的工程应用

在工程设计中，层流通常用于需要减少能量损失的场合，而湍流则在混合和传热过程中更为高效。

层流的定义和特点

层流是流体流动的一种有序状态，其中流体层与层之间无横向混合，流动平稳且可预测。

雷诺数与流态转变

雷诺数是判断流体流动状态的关键无量纲参数，当雷诺数超过临界值时，层流会转变为湍流。

摩擦因子与