第九讲流体力学.pptVIP

层流变湍流与流速v，流体密度r,管道直径l，流体粘度h有关,可由一无量纲纯数R确定。雷诺数内壁光滑圆形管道的临界雷诺数从层流到湍流的转变存在一个过渡区域，这个过渡区域的雷诺数称为临界雷诺数。紊流阻力比层流阻力大得多层流和紊流的区别在于层流各流层间互不混掺，只存在粘性引起的摩擦阻力紊流有大小不等的涡流动荡于各流层之间，除了粘性阻力，还存在着由于质点混掺、互相碰撞所造成的惯性阻力。第28页，共48页，星期日，2025年，2月5日§6.5运动物体在流体中所受的力物体在流体中受到的作用力，其水平方向的分力称为阻力，竖直方向的分力称为升力一、斯托克斯公式牛顿流体中作低速运动的小球所受阻力的大小重力场中，流体中小球的沉降问题小球在静止液体中自由下落第29页，共48页，星期日，2025年，2月5日收尾速度黏滞系数颗粒半径小球做匀速运动时密立根油滴实验第30页，共48页，星期日，2025年，2月5日二、压差阻力理想流体ABCD理想流体对小球的作用力之和为零非理想流体粘滞流体中，粘滞力的作用有在流体中形成旋涡的倾向第31页，共48页，星期日，2025年，2月5日二、压差阻力这种由于物体运动与流体相对运动，流体流速在物体前后的不同所形成的阻力称为压差阻力压差阻力也是由流体的粘滞性引起的，但与粘滞阻力有着不同的产生机制。物体运动时，两种阻力是同时存在的，当雷诺数很小(小于1)时，粘滞阻力占主导地位，一旦流体中出现旋涡，粘滞阻力就不再占重要地位了。第32页，共48页，星期日，2025年，2月5日第33页，共48页，星期日，2025年，2月5日三、流体的升力ABCD对理想流体，即使小球旋转，流体也不会对小球产生浮力以外的作用力非理想流体平动+转动，可能产生向上的升力平动，球上下方压强相等，无横向力球旋转起来，带动空气一起旋转第34页，共48页，星期日，2025年，2月5日第二章流体力学物质的三态固态液态气态流体—具有一定体积、无固定形状、易于变形具有一定的流动性液体有一定体积，几乎不可压缩，粘性大；气体没有一定体积，充满整个容器，易压缩，粘性小。液体和气体的不同点：本课程主要讨论液体，多数结论亦适用于气体连续介质假设：流体在其存在的空间是连续分布的，可取微分元流元、质元、质点—宏观足够小而微观足够大流体物理量是大量流元的相应物理量的统计平均第2页，共48页，星期日，2025年，2月5日§6.1流体静力学在静止流体中任取一个小面元,作用在此面元上的力为p为标量，单位帕（Pa）一、流体静力学压强静止流体没有抵抗剪切形变的能力，作用在流体内任一面元上的应力必与该面元垂直！p称为流体静力学压强通常流体内部为压力在某些特殊情况下，流体内部的应力表现为张力，称为“负压”。第3页，共48页，星期日，2025年，2月5日流体中静压强与面元取向无关取流元：流体中取一直角三棱柱体进一步第4页，共48页，星期日，2025年，2月5日二、静止流体的平衡方程作用在流元上的力可以分为两类面积力：可用压强表述，作用在流元外表面上体积力：作用在每一质量微元上，亦称质量力取正六面体形的流体元第5页，共48页，星期日，2025年，2月5日单位质量流体上的体积力流体静止体积力与压强梯度方向平行体积力与等压面垂直重力场中的静止流体第6页，共48页，星期日，2025年，2月5日深度z=zA处的压强pA，z=zB处的压强pB；若密度为常量液体中压强随距液面深度线性变化等压不等压不等压水水银等压静止在重力场中的同种流体等压面是水平面，与重力方向垂直第7页，共48页，星期日，2025年，2月5日作用在密闭容器中流体上的压强等值地传到流体各处和器壁上去。三、帕斯卡原理（自学）有加速度的运动容器中的相对静止流体第8页，共48页，星期日，2025年，2月5日四、阿基米德原理（自学）换成其他物体，浮力大小不变，浮心位置不变同种均匀液体液体的重心—浮心阿基米德原理：在重力场中，全部或部分浸没在静止流体中的物体所受的浮力大小等于物体排开的流体的重量，浮力的方向竖直向上，且通过排开流体的重心。讨论：浸没在流体中的物体的稳定性以及悬浮在流体中的物体的稳定性问题第9页，共48页，星期日，2025年，2月5日五、表面张力