流体力学课件第一章 绪论.ppt

* * 汽轮机叶片 * * 大型水利枢纽工程，超高层建筑，大跨度桥梁等的设计和建造离不开水力学和风工程。 * * * * * * 21世纪人类面临许多重大问题的解决，需要流体力学的进一步发展，它们涉及人类的生存和生活质量的提高。 全球气象预报 （卫星云图） * * 环境与生态控制； * * 灾害预报与控制：龙卷风 * * 灾害预报与控制：太平洋暴云 * * 火山与地震预报； * * 发展更快更安全更舒适的交通工具； * * 各种工业装置的优化设计，降低能耗，减少污染等等。 * * 流体力学需要与其他学科交叉，如工程学，地学，天文学，物理学，材料科学，生命科学等，在学科交叉中开拓新领域，建立新理论，创造新方法。 星云 * * 毛细血管流动 * * 工程学、材料学、气象学 * * 有信心的人，可以化渺小为伟大，化平庸为神奇。 ------- （英）萧伯纳 * * * 液 体 种 类 温度 t /0C 密度 ? /(kg/m3) 相对密度 d 粘度 ??104 /(Pa?s) 饱和蒸气压 pv /(kPa) 体积弹性系数 K?10-6 /(Pa) 水蒸气 四氯化碳 原油 汽油 甘油 空气 二氧化碳 一氧化碳 水银 水 熔化生铁 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 0.747 1588 856 678 1258 1.205 1.84 1.16 13550 998 7000 — 1.59 0.86 0.68 1.26 — — — 13.56 0.998 7.01 0.101 9.7 72 2.9 14900 0.18 0.148 0.182 15.6 10.1 — — 12.1 — 55 0.000014 — — — 0.00017 2.34 — — 1100 — — 4350 — — — 26200 2070 — 几种常见物质在标准大气压下的物理性质见表1-1。 * * 二、流体的热膨胀性和可压缩性 一）热膨胀性 在一定压强下，流体体积随温度升高而增大的性质称为流体的热膨胀性。 热膨胀性的大小用体积膨胀系数α表示。 物理意义：单位温度变化所引起的体积的相对变化率。 (1-9) 式中 α——体积膨胀系数（1/K） V——流体的体积（m3） ΔV ——流体体积的增加量（m3） ΔT——温度的增加量（K） * * 液体的热膨胀性很小，一般可忽略不计。 气体的热膨胀性相对很大，一般不可忽略，当气体压强不变时，温度每升高1K，体积便增大到273K时体积的1/273。因此，气体的热膨胀系数 α =1/273（1/K） * * 二）可压缩性 在一定温度下，流体体积随压强升高而减少的性质称为流体的压缩性。 压缩性的大小用体积压缩率κ表示。 物理意义：单位压强变化所引起的体积的相对变化率。 (1-10) 式中 κ——体积压缩性系数 (Pa-1)；V——流体的体积 (m3) ΔV——流体体积的变化量 (m3)；Δp——流体压强的变化量 (Pa) 由于压强增大，体积缩小， Δp 与ΔV 变化趋势相反，为保证κ为正值，上式右边加一负号。并且从κ的表达式可以看出，当压强变化相同时，体积变化率越大， κ也就越大，即流体越容易被压缩，而κ小的流体不易被压缩。因此， κ值标志着可压缩性的大小。 * * 三）压缩率κ的倒数，称为体积模量，以K表示。 (1-11) 气体状态方程： 气体的情况比液体的复杂得多，一般需要同时考虑压强和温度对气体密度的影响，才能确定或K 值。 等温过程：p/ρ = C，K = p； 等熵过程： p/ρn = C，这里n为等熵指数，K=np。 可压缩流体与不可压缩流体 可压