流体力学课件第十四章.pptx

第十四章流体力学概论流体力学是研究流体（液体和气体）的静止和运动规律及其与周围环境相互作用的学科。流体力学的研究范围涵盖了自然界中多种现象，例如水流、空气流动、血液流动等。dsbydrfthgfthsdfgvd

流体力学的定义和研究对象流体力学是研究流体（液体和气体）的力学性质及其运动规律的学科。它是一门应用广泛的学科，与日常生活、工程技术和自然现象密切相关。流体力学的研究对象包括流体的静止状态和运动状态，以及流体与固体、流体与流体之间的相互作用。它主要研究流体的压力、浮力、粘性、湍流等现象，以及流体的运动规律和能量传递。

流体力学的基本假设连续介质假设流体被视为连续的，忽略其微观结构。不可压缩性假设流体的密度保持不变，适用于大多数液体。无粘性假设流体之间不存在摩擦力，适用于理想流体。定常流动假设流体在空间和时间上的流动特性保持不变。

流体力学的基本概念流线流线是流体中的一条假想曲线，其方向在任何一点都与该点的流体速度方向一致。流速流速是指流体在单位时间内通过某一截面的体积，也称为流量。压强压强是指流体作用在单位面积上的力，是流体静力学中的重要概念。粘性粘性是指流体抵抗剪切变形的能力，是流体动力学中的重要概念。

流体的物理性质1密度密度是单位体积的质量，决定流体的质量分布。2黏度黏度衡量流体抵抗剪切或拉伸变形的程度，影响流体流动阻力。3表面张力表面张力使流体表面具有收缩趋势，影响液体的形状和毛细现象。4压缩性压缩性描述流体在压力作用下体积变化的程度，影响流体声速和声波传播。

流体压力的定义和性质定义流体压力是指流体由于自身重量或运动而产生的压强，它表征了流体对物体表面单位面积的作用力大小。性质流体压力具有以下性质：大小相等、方向垂直于接触面、大小与深度成正比、大小与流体密度成正比。压强单位流体压力的单位通常采用帕斯卡(Pa)或千帕(kPa)表示。

流体压力的测量压力计压力计是测量流体压力的常用工具。它利用流体压力产生的力来改变指示器的指针位置，从而指示流体压力的数值。U形管压力计弹簧管压力计膜片压力计压力传感器压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的装置。它通常由压力敏感元件和信号转换电路组成。压力传感器可用于测量各种流体的压力，包括气体、液体和固体。电阻式压力传感器压电式压力传感器电容式压力传感器

流体压力的传递帕斯卡定律帕斯卡定律指出，封闭容器中的静止流体，压力的变化会等量地传递到流体的各个部分。应用帕斯卡定律广泛应用于液压系统中，例如液压千斤顶、液压升降机和液压刹车。原理封闭容器中的流体，压力传递是由于流体分子之间的相互作用力所致。

流体静压力的应用1水坝水坝利用水静压力来发电，它利用水的高度差产生压力，推动水轮发电机组发电。2潜水潜水员在水下受到水静压力的影响，潜水深度越大，水静压力越高，潜水员需要使用特殊的装备来抵消压力。3医疗领域水静压力在医疗领域也得到了广泛应用，例如，利用水静压力来治疗血管疾病。4气象学大气压力的变化会影响天气变化，气象学家通过测量气压来预测天气变化。

浮力的产生和计算浮力的产生浮力是浸没在流体中的物体受到的向上托力。当物体浸入流体中时，流体对物体上表面和下表面的压力差导致了浮力。浮力的大小等于物体排开流体的重量。阿基米德原理阿基米德原理表明，浸没在流体中的物体所受到的浮力，大小等于物体排开流体的重量。该原理为浮力的计算提供了理论基础。浮力计算公式浮力计算公式为F=ρVg，其中F表示浮力，ρ表示流体密度，V表示物体排开流体的体积，g表示重力加速度。浮力与物体密度浮力与物体的密度息息相关。当物体密度小于流体密度时，物体将浮在水面。当物体密度大于流体密度时，物体将沉入水中。

浮力的应用航海船舶利用浮力在水面上航行。浮力大于船舶的重量，才能使船舶能够漂浮在水面上。潜艇利用改变自身重量来调节浮力，实现潜入和上浮。航空热气球利用空气受热膨胀的原理，产生向上浮力，实现升空。飞艇利用氢气或氦气的密度小于空气，从而产生浮力，实现飞行。日常生活游泳时，人体利用浮力可以减轻自身的重量，更容易漂浮在水面上。钓鱼时，鱼漂利用浮力，可以指示是否有鱼上钩。工程技术浮力在桥梁、水坝等工程建设中发挥着重要作用。浮力原理也被应用于水下机器人、海洋探测设备等领域。

流体动压力的定义和计算流体动压力定义流体动压力是指流体流动时，由于流体本身的速度而产生的压力。它与流体的密度和速度平方成正比。流体动压力计算流体动压力可以使用伯努利方程来计算，该方程描述了流体在流动过程中的能量守恒关系。动压力的影响因素流体动压力的大小受流体速度、流体密度以及流体流动状态的影响。当流体速度增加时，动压力也随之增加。

流体动压力的应用飞机升力飞机利用机翼形状产生升力，使飞机能够起飞和飞行。汽车行驶汽车行驶时，车身周围的空气流动