浙大流体力学-第1、2章-绪论、流体静力学.ppt

第一章 绪论 1.1.1 流体力学的研究对象 研究对象：液体、气体 内容：研究流体的机械运动规律及其应用的科学，是力学的一个分支。 流体的流动性：流体在微小切力的作用下，连续变形的特性 流体的三大特性: 易流动性 可压缩性 粘性 1.1.2 流体的连续介质模型 1.1.3 流体力学的研究方法 理论方法 数值方法 实验方法(以模型试验为主) 1.1.4 流体力学的发展 1.2 作用在流体上的力 1.2.1 表面力 表面力是通过直接接触，施加在接触表面上的力。 为ΔA上的平均压应力， 为ΔA上的平均切应力。 1.2.2 质量力 质量力的大小用单位质量力来表示： 在各坐标轴上的分量为： 单位质量力为（只有重力）： 1.3 流体的主要物理性质 1.3.1 惯性 密度： 1.3.2 粘性 牛顿内摩擦定律： 动力粘度： 单位为Pa.s 运动粘度： m2/s 理想流体：无粘性的流体。 例：下图为滑动轴承示意图，直径为d=60mm,长度L=140mm, 间隙δ=0.3mm.间隙中充满了运动粘度ν=35×10-6m2/s,密度ρ=890kg/m3的润滑油。如果轴的转速n=500r/min,求轴表面摩擦阻力Ff 解：假设间隙为同心环形，可将间隙中的速度分布 近似看成直线分布，轴表面的速度梯度为： 动力粘度为： 摩擦表面积为： 作用在轴表面的摩擦阻力为： 1.3.3 压缩性 压缩系数： 体积模量： 体膨胀系数： 牛顿流体 非牛顿流体： 宾汉体，也称为塑性流体 伪塑性流体，也称剪切稀化流体 膨胀流体：也称剪切稠化流体 第二章 流体静力学 2.1 静止中流体应力的特性 应力的方向沿作用面的内法线方向 静压强的大小与作用面的方位无关 2.2 流体平衡微分方程 在静止流体内部任取一点O’，该点的压强为p＝p（x，y，z） 两个受压面abcd和a’b’c’d’中心点M，N 的压强： 质量力： X方向的平衡方程： 化简得： Y，z方向可得： 各式相加得： 欧拉平衡微分方程的全微分方式： 进行变换，可得： 即： 2.3 重力场中流体静压强的分布规律 液体中任一点的压强为： 质量力只有重力：X＝Y＝0，Z＝－g，可得： 积分可得： 由边界条件确定积分常数c，可得： 2.3.3 压强的度量 绝对压强 相对压强 真空度 例：立置在水池中的密封罩如图所示，试求罩内A、B、C三点的压强 解： B点的压强：PB＝0 A点的压强： C点的压强： 位置水头： Z 测压管高度： 测压管水头： 例：密闭容器，侧壁上方装有U形管测压计，读数为20cm。试求安装在水面下3.5m处的压力表读数。 例：用U形管水银压差计测量水管A、B两点的压强差。已知两测点的高差，压差计的读值。试求A、B两点的压强差和测压管水头。 2.4 流体的相对平衡 压强分布规律： 代入： 积分： 由边界条件： 得到： 那么： 例：水车沿直线等加速度行驶，水箱长l＝3m，高H＝1.8m，盛水深度h＝1.2m。试求确保水不溢出，加速度的允许值。 解： 质量力： 代入，积分可得： 由边界条件： 得： 令p＝pa，得到自由液面方程： 使得水不溢出： 那么： 2.5 液体作用在平面上的总压力 作用在dA上的微小压力为： 作用在平面上的总压力为： 积分： 是受压面A对Ox轴的静距 则： 总压力作用点： yD为总压力作用点到Ox的距离，yc为受压面形心到Ox轴的距离，Ic为受压面对平行Ox轴的形心轴的惯性距，A为受压面的面积。 例：矩形平板一侧挡水，与水平面的夹角 ，平板上边与水面齐平，水深h＝3m，平板宽b＝5m。试求作用在平板上的静水总压力。 解： 总压力的大小： 作用点： 2.5.2 图算法 1、画出压强分布图 2、图算法： 用图算法计算