流体力学完整可编辑版.pptVIP

流体力学 Fluid Mechanics 任课教师：王培勇peiyong.wang@xmu.edu.cn 助教：徐磊磊 课时：每周四 19:10-20:50; 地点：物理馆112 答疑时间：Anytime；地点：物理馆416 教材：Fluid Mechanics, 4th edition, Frank M. White 流体力学，陈建宏译，晓园出版社 或英文原版 评分准则：作业20%，课堂测试30%，期末50% 作业：每周3～5题，课后布置，下次课前交 流体、流体现象及流体机械 1，流体、流体现象及流体机械。 2，流体的分类。 3，流体力学的应用；经典流体动画及图片。 4，流体的定义。 固体：在剪切力作用下，固体会静态变形来平衡剪切力。 流体：在剪切力作用下，流体会运动。 5，连续流体假设。 也就是流体特征尺寸恒大于分子运动特征尺寸。 例外：微流体机械，外太空。 量纲及单位 长度是5米；长度是5公分。质量是5公斤。时间是10小时。温度是30摄氏度。 量纲：长度({L})，质量({M})，时间({T})，温度({}) 单位：米(m)，公分(cm)；公斤(kg)，克(g)；小时(h)，秒(s)；摄氏度(C)，开尔文(K)。 1，一个量纲对应多个单位。 2，流体力学基本量纲为{L},{M},{T}, {}。其他量纲为导出量纲。 比如：面积{A}={L2}，单位m2; 因为F=ma, 所以力{F}={MLT-2},单位N=kg.m/s2; 3，几项加减的时候，每项量纲必须一致。可以检查量纲，也可以检查单位来确定。 例子：p+0.5V2+gZ P: 压力，V速度，g重力加速度，Z高度，密度。 量纲：p: {ML-1T-2}; V2 :{ML-3}{L2T-2}= {ML-1T-2}; gZ:{ML-3}{LT-2}{L}= {ML-1T-2} 单位：   量纲 单位 面积 {L2} m2 体积 {L3} m3 速度 {LT-1} m/s 加速度 {LT-2} m/s2 力 {MLT-2} N=Kgm/s2 压力或剪切力 {ML-1T-2} Pa=N/m2 角速度 {T-1} 1/s 能量 {ML2T-2} J=N.m 功 {ML2T-3} W=J/s 密度 {ML-3} Kg/m3 粘度 {ML-1T-1} Kg/m/s 比热 {L2T-2Q-1} m2/s2/K 流体力学分析的两种方法 1，欧拉方法：关注流场：某个位置某个时间的流体变量，V(x,y,z,t)，P(x,y,z,t)。 2，拉格朗日法：追踪每个流体粒子的运动轨迹。V(t),P(t)。 绝大部分流体力学使用欧拉方法。少量科学家使用拉格朗日法进行一些特殊的流体分析，比如使用粒子法进行多相流计算，用于核堆安全分析。 欧拉法流场信息： V(x,y,z,t)=u(x,y,z,t)i+v(x,y,z,t)j+w(x,y,z,t)k。 P(x,y,z,t),T(x,y,z,t), (x,y,z,t)等等。 流体的热力学参数 1，压力P：周围流体对流体点的挤压力。单位Pa，atm=101325Pa 2，温度T：反应流体内能大小。单位：C， K= C+273.16 3，密度 ：单位体积的质量。 4，内能 5，焓 6，熵 s 7，比热 Cp,Cv 8，粘性系数  9，导热系数 k 独立的热力学参数只有两个,其他的都是这两个的函数。 理想气体状态方程 理想气体：高温或低压（相对于临界点） 例子1：H2，分子量0.002kg/mol 例子1：空气，分子量0.0287kg/mol O2临界点：154.6K，50atm 比热 比热：加热1公斤物体温度升高1度所需要的热量。 单位：J/Kg/K 分为定压比热Cp和定容比热Cv。 气体比热是温度的函数 液体：