工程流体力学 第一章.ppt

液体：内聚力是产生黏度的主要因素. 温度 分子间距 分子引力 内聚力 黏度 气体：分子热运动引起的动量交换是产生黏度的主要因素. 温度 分子热运动 动量交换 黏度 数学上： 为沿流体运动法线方向的流速梯度。 物理上： 为运动流体相邻两流层的剪切变形速率。 （2） 的含义 故牛顿内摩擦定律又可以写成： 证明：如图所示 3.牛顿流体与非牛顿流体 牛顿流体：符合牛顿内摩擦定律的流体。如水、空气、汽油和水银等。 非牛顿流体：不符合牛顿内摩擦定律的流体。如泥浆、血浆、新拌水泥砂浆、新拌混凝土等。 实际流体：具有黏性的流体（μ≠0）。黏性是流体的固有属性。 理想流体：忽略黏性的流体（μ=0），为研究方便引入的假想流体。 平衡流体（ ）或理想流体（μ=0）均 不产生切应力，即τ=0。 4.实际流体与理想流体 [例1] 一底面积为45×50cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚1cm，斜坡角22.620 （见图示），求油的黏度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，木块等速下滑 则 三、压缩性 压缩性：在温度不变的条件下，流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质。 1.体积压缩系数 2.体积弹性模量 实际流体都是可压缩的。 液体的压缩性很小，如水的相对压缩值约1/20000。故一般工程设计中，认为水的压缩可以忽略，其密度可视为常数。 膨胀性：在压强不变的条件下，流体体积随温度增加而增加的性质。 体积膨胀系数 四、表面张力特性 1.表面张力现象 雨后水滴在枝头悬而不滴落； 液固间附着力大于液体的内聚力 液固间附着力小于液体的内聚力 细管中的液体自动上升或下降一个高度（毛细管现象）； 2.表面张力：液体表面由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力，由分子的内聚力引起。　 3.表面张力系数：自由表面内单位长度上所受的表面张力，SI单位为N/m。 发生在液气接触的周界、液固接触的周界、不同液体接触的周界。 §1-4 作用在流体上的力 在工程流体力学中，一般将作用在流体上的力分为表面力和质量力两类。 1.表面力(接触力)：作用在流体隔离体表面上，其大小与作用面积成正比。 2.质量力(体积力)：作用在流体隔离体内每个流体微团上，其大小与流体质量成正比。如重力、惯性力等。 [例2] 如图所示，若作用在流体上的质量力只有重力，试求相应的单位质量力。 [解] 质量力在各坐标轴上的分量为： 单位质量力在各坐标轴上的分量为： 本章重点掌握: 流体的主要物理性质 作用在流体上的力 * 工程流体力学 第一章 绪论 第一章 绪论 §1-1 概述 §1-2 流体的连续介质模型 §1-3 流体的主要物理性质 §1-4 作用在流体上的力 第一章 绪论(2学时) 一、本章学习要点: 工程流体力学的任务 流体的连续介质模型 流体的主要物理性质:惯性、黏性、压缩性和表面张力特性 作用在流体上的力：表面力和质量力 §1-1 概述 固体（如土建结构——固体力学） 具有固定的形状，可承受拉、压、弯、剪、扭 自然界的物质 流体（如液体、气体——流体力学） 易流动，随容器而方圆，主要承受压力 一、自然界物质存在的主要形式及区别 固体和流体的主要区别在于变形性 §1-1 概述 气 体 容易压缩 不能形成 自由表面 液 体 难以压缩 可以形成自由表面 流 体 流 体 二、流体力学的分类 理论流体力学：侧重于理论方面的研究，主要采用数学推理方法，力求严密性和准确性。 工程流体力学：侧重于解决工程实际中出现的问题，不追求数学上的严密性。 1.按研究内容的侧重点分 §1-1 概述 古典流体力学：建立在古典力学的基础上，运用严密的数学分析方法，建立有关流体的基本方程，但理论中有些假设与实际不尽相符。 实验流体力学：依靠实验方法制定一些经验公式，以满足工程需要，但有些公式缺乏理论基础。 现代流体力学：理论分析与实验方法相结合，理论与实验并重。 2.按学科发展分 三、工程流体力学的研究任务 学科属性：工程流体力学为工程力学的分支学科。 课程性质：工程流体力学是土建类各专业的一门重要技术基 础课。 研究任务：研究流体的平衡和机械运动规律及其实际应用。 技术基础课 基础课 专业课 技术基础课 课程的学习将有利于数理、力学基础知识的巩固和提高，培养分析、解决实际工程问题的能力，为专业课程的学习打下坚实的基础。 研究内容 流体平衡 的 力学规律 基本工程应用 流体机械运动 的 力学规律 四、工程流体力学的研