力学7流体力学.ppt

《力学7流体力学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章流体运动简介theintroductionofmotionfluid第1节理想流体的运动第2节黏性流体的运动第1节理想流体的运动themotionofidealfluid一、理想流体的稳定流动实际流体的特性:(1)黏性(viscosity)(2)可压缩性(compressibility)理想流体：绝对不可压缩的、完全没有黏性(或内摩擦力)的流体。1.理想流体(idealfluid)2.稳定流动(steadyflow)研究方法拉格朗日法（以流体中质元为研究对象）欧拉法（研究空间上某点的流体运动）稳定流动时,流速场的空间分布不

2、随时间变化.(1)流速场流体空间中每一点(x,y,z)上有一个速度矢量v(x,y,z),它们构成一个流速场．(2)稳定流动流体在流动时,流体粒子顺序到达空间任一点,而在这一点的速度大小和方向不随时间而改变．两个重要概念：流线和流管(3)流线(Streamline)①流线只是一种形象描述;③稳定流动时,流线的分布不随时间改变;②任意两条流线互不相交;④流线与轨迹的关系.?AvABvBCvC(4)流管(tubeofflow)①流管同样也是一种形象描述;?②流管的形状在稳定流动时保持不变;③稳定流动时,流管内外的流体彼此互不交换.S2

3、,v2S1,v1在运动的流体中标出一个横截面S，通过截面上各点的流线围成的细管称为流管。二、连续性方程(continuityequation)1.体积流量:S2S1Sv说明大小流线稀速度慢小大流线密速度快2.连续性方程:适用条件:不可压缩的流体作稳定流动.3.质量守恒:S1v1=S2v2单位:m3/sS1v1=S2v2或Sv=CSvtv2v14.分支流管的连续性方程S2S1S3v1v2v3Bernoulliequation三、伯努利方程及其应用或在流体中同一流管任意两截面处有1738年,英国科学家DanielBernoul

4、li(1700~1782年)利用力学中的功能原理,推导出理想流体在流动中的动力学方程.理想流体作稳定流动时,在流体内同一流管任意点的压强、单位体积势能、单位体积动能满足:推导依据:连续性方程和功能原理.推导过程：当t→0时(1)假设与近似①a和a'处的截面积近似相等(S1)②b和b'处的截面积近似相等(S2)③aa'体积内的v1、p1不变,高度h1④bb'体积内的v2、p2不变,高度h2⑤aa'和bb'体积相等V1=V2=V,质量均为m⑥流管周围的流体对流体柱ab的力不做功⑦只有推力F1和阻力F2对流体柱做功(2)合外

5、力所作的总功A:(3)动能Ek和势能Ep的变化(4)功能原理(work-energytheory)(6)方程中各个物理量的单位(5)伯努利方程理想流体作稳定流动时，同一流管的不同截面积处的压强、流体单位体积的势能与单位体积的动能之和都是相等的.静压强动压强(7)适用条件①理想流体做稳定流动;②同一流管的不同截面积处或同一流线的不同点;(8)分支管道的伯努利方程:S2S1S3v1v2v3(9)特殊情况下方程的简化①不均匀水平管,h1=h2=h②均匀管,S1=S2,v1=v2=v③若某处与大气相通,则该处的压强为大气压p0竖直:

6、水平:伯努利方程的应用1.空吸(suction)S2v1p2

7、气，设1处的压强为，2处的压强为，空气流速为解得：对水，设3处的流速为，4处的流速为0，以水面为势能零点。解得：流量：一个很大的开口容器,器壁上有一小孔,当容器内注入液体后,液体从小孔流出.设小孔距液面的高度是h,求液体从小孔流出的速度.2.小孔流速A••B任意选取一流线,A为流线上通过液面的一点,B为该流线通过小孔上的一点.令小孔处的高度为hB=0点A:hA=h,vA=0,pA=p0点B:hB=0,vB=?,pB=p0————托里拆利公式取厚度为dh的薄层为研究对象:整个水箱的水流尽所需时间为：SB=1cm2SA=6102

8、m2hA=0.7m例2、一圆形开口容器,高0.7m,截面积6×102m2.贮满清水,若容器底有一小孔1cm2,问该容器中水流完需要多少时间？解:已知hA=0.7m,SA=6×102m2,SB=104m2.根据小孔流速规律，在任意水位h处，水的小孔流速为:随