流体力学基础重点分析.ppt

大学物理 * 3）比多管 测量流体流速的仪器,常称流速计. B A h 流体的密度 压强计中液体的密度 设B处流速为v 大学物理 * §16-4 实际流体的运动规律 大学物理 * 一、粘滞定律 x y Δy v2 v1 ⒉速度梯度：流速在与速度垂直方向上的变化率。 ⒊粘性定律：流体内面元两侧相互作用的粘性力f与面元面积ΔS，速度梯度dv/dy成正比，即 η为粘性系数，与物质、温度、压强有关，可由实验测定。 ⒈粘性力：流体内部不同部分间的摩擦力 大学物理 * 二、泊肃叶定律 （描述水平管道中牛顿流体的流速随半径 r 的分布规律） 定常流动时，有 整理积分，得 圆管中实际流体的流速随半径的分布规律。 薄圆筒状流层 b a L r dr f F 压力的合力 粘滞力 大学物理 * 通过管道的总流量 ——泊肃叶定律 令 得 ——达西定理 测量流体粘滞系数的实验方法，如毛细管粘度计, Q 与η 成反比； Q 与 （单位长度上的压强差）成正比； Q 与R 4成正比，R对Q 的影响非常大； 奥氏粘度计. o r dr A B Ⅰ Ⅱ 大学物理 * 　奥氏粘度计就是奥斯瓦尔德（W.Ostwald）设计的。它是带有两个球泡的U形玻璃管，Ⅰ泡上、下放各有一刻痕A和B，其下方为一段毛细管。使用时，使体积相等的两种不同液体分别流过Ⅰ泡下的同一毛细管，由于两种液体的粘滞系数不同，因而流完的时间不同。测定时，一般都是用水作为标准液体。先将水注入Ⅱ泡内，然后吸入Ⅰ泡中，并使水面达到刻痕A以上。由于重力作用，水经毛细管流入Ⅱ泡，当水面从刻痕A降到刻痕B时，记下其间经历的时间t1，然后在Ⅱ泡内换以相同体积的待测液体，用相同的方法测出相应的时间t2根据式 　　奥氏粘度计制作容易，操作简便，具有较高的测量精度，特别适用于粘滞系数小的液体，如水、汽油、酒精、血浆或血清等的研究。 达西定律 Darcy’s Law 反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律。 大学物理 * 牛顿流体中作低速运动的小球所受阻力的大小： 三、斯托克斯定律 （牛顿流体中的小球作低速运动的规律） 沉降分离 三力平衡时有 收尾速度 黏滞系数 颗粒半径 黏滞系数 大学物理 * 作业： P133 3-5-1 P138 3-2 P140 3-17 P142 3-27 * 在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。表面张力(surface tension)是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关 * 可见液体表面的分子作用力要大于内部的，所以液体的表面如同张紧的弹性薄膜，有自动收缩的趋势 * 大家可以想想太空中水滴的视频，它在没有外力的作用下，是一个水球。同等体积下，球的表面积最小。也就是具有最小的表面能。 * 即积分一圈，f//等于0。出现了正负号，取决于液面是向内弯曲还是向外弯曲。 * Rou0是指空气中的密度（饱和水蒸汽） 消掉h可以得pa-pb * 赫拉克利特：人不能两次踏进同一条河流，正是反应了流体质元和固定空间点不可能是重叠的。 * * 大学物理 * §16-1 理想流体 §16-2 流体静力学 §16-3 流体运动学 §16-4 实际液体的运动规律 大学物理 * 水分子的微观特性： 单个水分子 溶质在水中的电离 大学物理 * 不溶物在水中的行为（“腊没有抵制水”） 大学物理 * 肥皂\洗涤剂在水中的行为 大学物理 * §16-1 理想流体 大学物理 * 1 流体的压缩性 粘滞性：相邻流体部分间发生相对运动时，便会出现类似摩擦力那样的阻碍相对运动的相互作用力 。 2 流体的粘滞性 不可压缩：流体可抽象为不可压缩的理想流体 当 大学物理 * 3 理想流体 概念：不可压缩，没有粘滞性的流体，称为理想流体 特点：流体内部任一点沿流动方向的粘滞力为零且流体的总体积不变。 大学物理 * §16-2 流体静力学 大学物理 * 1.静止流体内任一点的压强 一、静止流体内的压强 研究内容：阐述压强的分布规律，以及物体壁面受到静止液体总压力的计算。 A F B Fcosθ Fsinθ θ S 大学物理 * 2.静止流体内的压强分布 1)等高处的压强相等 A ΔS C PA PC G B pB PA A ΔS 2)高度相差h的两点间的压强差为 大学物理 * 二、液体的表面现象 1.液体的表面张力