二章流体力学.pptx

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;流体:由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的体系(气体和液体的统称);基础知识1.静止流体内一点的压强;基础知识2.静止流体内压强分布;基础知识3.;1.理想流体

不可压缩的没有黏滞性的流体

液体常视为不可压缩的,当气体流速远小于声速时,该气体也可视为不可压缩的流体

黏滞性的成因:流体内部层与层之间存在阻碍相对运动的内摩擦力;二、流体力学基本概念;(1)流线密度表示流体流动的快慢,密度大处流动快,密度小处流动慢。

(2)对于恒定流,流线的形状和位置不随时间而变化。

(3)恒定流时,流线和迹线重合。

(4)流线不能相交,不能折转,只能是一条光滑曲线。;在以上流线图中绘出A、B、C各点的流速方向,并比较其大小;5.流管在流体内做一微小的闭合曲线,通过其上各点的流线围成的管状区域称为流管。

;定常流动流体内部任意空间点的速度不随时间而改变,仅是空间坐标X,Y,Z的函数。对于稳定流动,流线的形状和分布不随时间变化,且任意两流线不能相交。流管不动,流体既不能从管内通过管壁流出管外,也不能从管外流入管内。;流入=流出?;;☆物理本质:同一流管在相同时间内流过任一截面的体积流量都相同。因而截面大处流速小截面小处流速大。;例2-1水以3.0m/s的速度从水龙头流下,加速度为g,水龙头口的横截面积为1.0cm2,在水龙头下0.50m,水流的截面积为多少?

;例2-2河床的一部分为长度等于b,半径为a的四分之一柱面,柱面的上沿深度为h,求水作用于柱面的总压力的大小、方向和在柱面上的作用点。;总压力大小:

方向:总压力作用线过坐标原点,与柱面垂直,且与x轴夹角:

总压力作用点:总压力作用线与柱面的交点。;每个鼹鼠洞都有两个洞口,为何一个高,一个低;能量守恒在流体力学中的运用,它说明了理想流体在管道中作定常流动时,流体中某点的压强p、流速v和高度h三个量之间的关系。;理想流体无黏滞性,管壁对其没有摩擦力,而管壁对流体的作用力垂直于流动方向,该力不作功;

重力做正功;

在该段流体后面的流体作正功;在它前面的流体阻碍它前进,这个作用力作负功。

因为时间Δt极短,所以a1b1和a2b2是两段极短的位移,在每段极短的位移中,压强p、截面积S和流速v都可看作不变。设p1、S1、v1和p2、S2、v2分别是a1b1与a2b2处流体的压强、截面积和流速,则后面流体的作用力是p1S1,位移是v1Δt,所作的正功是p1S1v1Δt,而前面流体作用力作的负功是-p2S2v2Δt,由此,外力的总功是;其次,计算这段流体在流动中能量的变化。对于稳定流动来说,在b1a2间的流体的动能和势能是不改变的。由此,就能量的变化来说,可以看成是原先在a1b1处的流体,在时间?t内移到了a2b2处,由此而引起的能量增量是;从功能原理得;问题:

1.飞机机翼展开的形状在起飞和降落时有何不同,为什么?

2.水翼艇为什么能在水面上高速航行?;例2-3水以5.0m/s的速度通过横截面积为4.0cm2管道做稳定流动。

当管道的横截面积大到8.0cm2时,管道逐渐下降10m,求(1)

低处管道内的水流速度.(2)如果高处管道内的压强是1.5×105

帕,求低处管内计示压强。假定水是不可压缩的。(计示压强为实际压强P与大气压P0之差,);例2-4变截面水平小管宽部分M1处的半径r1=2cm,窄部分M2处的半径r2=1cm,水管中的压强降是15Pa。(液体的密度为1000kg.m-3),求管中M1处液体的流动速度V1?;例2-5射流速率;例2-6直径为D的圆柱形开口容器的底上,有一直径为d的小圆孔。

求容器中水面下降速度v1与水面高度h关系。;;A;自学

教材p25应用3皮托管

教材p27应用5台风;§2.2黏滞流体的运动规律;1.粘滞力;一、牛顿黏滞定律;一、牛顿黏滞定律;雷诺实验演示层流和湍流;1.层流;层流如图(a)所示,流体分层流动,形成稳定的流动,称为层流。;雷诺数和流体相似率;雷诺数提供了判断流体类型的标准,如果当两种流动的边界状况或边界条件相似且具有相同的雷诺数,则流体具有相同的动力学特征.;川西北群山深处的风洞群,世界第三、亚洲第一;解:

水在管中呈湍流

;解:

油在管中呈层流

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