第一章流体力学基础-2013-1讲解.ppt

牛顿黏性定律： 实测发现： 意义：剪应力的大小与速度梯度成正比。 描述了任意两层流体间剪应力大小的关系 （2） 流体的黏度 （a）物理意义 ——动力黏度，简称黏度 * （b）单位 SI单位制 ： Pa . s， N/m2. s 物理单位制 ： P(泊) cP(厘泊) 换算关系：1cP=0.01P=10-3Pa . s=1 mPa . s 单位：1St（斯托克斯）=1cm2/s=100 cSt =10-4 m2/s (c) 运动粘度 m2/s * (d) 影响因素 ① 液体 黏度随温度升高而降低，压力影响很小。 ② 气体 黏度随温度升高而增大，压力影响很小。但在极高压力下，随压力增加有所增加；而在压力极低情况下也要考虑压力的影响。 (f) 数据来源 各种流体的黏度数据，主要由实验测得 * 混合物的粘度，按一定混合规则进行加和 对于分子不聚合的混合液可用下式计算 在缺少粘度实验数据时，可按理论公式或经验公式估算粘度。对于压力不太高的气体，估算结果较准，对于液体则较差。 常压下气体混合物的粘度，可用下式计算 * 不同流体的黏度差别很大。在压强为101.325kPa、温度为20℃的条件下，空气、水和甘油的黏度和运动黏度为： 空气 ＝17.9×10-6 Pa s， v ＝14.8×10 -6 m2/s 水 ＝1.01×10 -3 Pa s， v ＝1.01×10 -6 m2/s 甘油 ＝1.499Pa s， v ＝1.19×10 -3 m2/s * 理想流体：?=0 du/dy=0 τ=0 ∑hf=0 实际流体的速度分布 理想流体的速度分布 （3）、理想流体和实际流体 随粘度增加或速度梯度增加， τ增加， ∑hf增加 实际流体： ? 0 du/dy 0 τ 0 ∑hf 0 * （4） 流体类型 （a）牛顿型流体：符合牛顿粘性定律的流体。 气体及大多数低分子量液体是牛顿型流体 （b）非牛顿型流体 ? a——表观粘度，非纯物性 * ①假塑性流体：表观黏度随速度梯度的增大而降低，如高分子溶液或熔体、油漆等。 ②黏塑性流体：当应力低于τ0时，不流动；当应力高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。 τ0称为屈服应力。 如纸浆、牙膏、污水泥浆等。 ③胀塑性流体：表观黏度随速度梯度增大而增加。如塑料溶液、高固体含量的悬浮液等 0 d u /d y τ 粘塑料流体 假塑料流体 胀塑料流体 C B A D A -牛顿流体； B -假塑性流体； C -宾汉塑性流体； D -胀塑性流体； 牛顿流体与非牛顿流体剪应力与速度梯度的关系 （4） 流体类型 * 1.4 流体静力学基本方程 流体静力学主要研究流体在静止状态下所受的各种力之间的关系，实质上是讨论流体静止时其内部压强的变化规律。 * 模型建立 在Z方向上, ∑FZ=0 同理： 上式为流体平衡方程，即欧拉平衡方程 1.4.1 流体静力学基本方程式 * 当流体所受的质量力仅为重力时： X=Y=0 Z=-g 该式表明静止流体在同一水平面上的压力是相等的 由上式得： 注意：以上方程仅适用于静止的不可压缩流体 1.4.1 流体静力学基本方程式 * 关于静力学方程的几点讨论 1) 方程的适用条件： 适用于重力场、静止的、连续的、不可压缩流体; 对可压缩流体，仅适用于压力变化不大的场合， 当存在几种不互溶的流体时，应分段应用静力方程。 1.4.1 流体静力学基本方程式 * P0一定，P仅和ρ、h有关。 P= P0 + ρgh 静止、连续的均质流体，处于同一水平面上的各点压力相等（等压面） P0变化某一数值，则P改变同样大小数值—压力的可传递性。 2)? 等压面 * P 0 z 0 h 0 1 2 P 1 P 2 z 2 z 1 图1-5 重力场中的压力分布 1 1 3 2 2 4 4 5 3 5 P1 P2 p 2)? 等压面 * P 0 z 0 h 0 1 2 P 1 P 2 z 2 z 1 图1.4.2 重力场中的压力分布 3)静止流体内部，各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。 P0 = P-ρgh P0 = P1- ρg(Z0-Z1) P0 = P2- ρg(Z0-Z2) P1+ ρgZ1 = P2 +ρgZ2