第1章緒論流體力學(xué)-授課(終)

1、流體力學(xué) 緒 論流體力學(xué)及其任務(wù)作用在流體上的力流體的主要物理性質(zhì)牛頓流體和非牛頓流體1、流體的定義、流體的定義在物理性質(zhì)上，具有受任何微小的剪切力都能在物理性質(zhì)上，具有受任何微小的剪切力都能產(chǎn)生連續(xù)變形的特性，即流動(dòng)性的介質(zhì)。產(chǎn)生連續(xù)變形的特性，即流動(dòng)性的介質(zhì)。2、流體和固體的區(qū)別、流體和固體的區(qū)別:從力學(xué)分析的意義上看，在于它們對(duì)外力抵抗的能力不同。從力學(xué)分析的意義上看，在于它們對(duì)外力抵抗的能力不同。固體：既能承受壓力，也能承受拉力與抵抗拉伸變形。固體：既能承受壓力，也能承受拉力與抵抗拉伸變形。流體：具有流動(dòng)性。在靜止時(shí)不能承受剪切力或拉力，而能承流體：具有流動(dòng)性。在靜止時(shí)不能承受剪切力或

2、拉力，而能承受一定壓力。受一定壓力。一、流體的概念一、流體的概念第一節(jié)第一節(jié)流體力學(xué)的任務(wù)及發(fā)展簡(jiǎn)史流體力學(xué)的任務(wù)及發(fā)展簡(jiǎn)史流體力學(xué)中研究得最多的流體是水和空氣。流體力學(xué)中研究得最多的流體是水和空氣。3、液體和氣體的共同點(diǎn)：、液體和氣體的共同點(diǎn)：兩者均具有易流動(dòng)性，即在任何微小切應(yīng)力作用兩者均具有易流動(dòng)性，即在任何微小切應(yīng)力作用下都會(huì)發(fā)生變形或流動(dòng)，故二者統(tǒng)稱為流體。下都會(huì)發(fā)生變形或流動(dòng)，故二者統(tǒng)稱為流體。4、液體和氣體的區(qū)別：、液體和氣體的區(qū)別：(1)氣體易于壓縮；而液體難于壓縮；氣體易于壓縮；而液體難于壓縮；(2)液體有一定的體積，存在一個(gè)自由液面；氣體液體有一定的體積，存在一個(gè)自由液面；

3、氣體能充滿任意形狀的容器，無(wú)一定的體積，不存能充滿任意形狀的容器，無(wú)一定的體積，不存在自由液面。在自由液面。二、流體力學(xué)概念二、流體力學(xué)概念v流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支，是一門流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支，是一門研究流體研究流體的平衡和流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)科的平衡和流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)。學(xué)。v1738年伯努利出版他的專著時(shí)，首先采用了水動(dòng)年伯努利出版他的專著時(shí)，首先采用了水動(dòng)力學(xué)這個(gè)名詞并作為書名；力學(xué)這個(gè)名詞并作為書名；1880年前后出現(xiàn)了空氣年前后出現(xiàn)了空氣動(dòng)力學(xué)這個(gè)名詞；動(dòng)力學(xué)這個(gè)名詞；1935年以后，人們概括了這兩方年以后，人們概括了這兩方面的知識(shí)，建

4、立了統(tǒng)一的體系，統(tǒng)稱為面的知識(shí)，建立了統(tǒng)一的體系，統(tǒng)稱為流體力學(xué)流體力學(xué)。流體力學(xué)主要基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和質(zhì)流體力學(xué)主要基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和質(zhì)量守恒定律，常常還要用到熱力學(xué)知識(shí)，量守恒定律，常常還要用到熱力學(xué)知識(shí)，本構(gòu)方程和物理學(xué)、化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。本構(gòu)方程和物理學(xué)、化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。 三、研究?jī)?nèi)容三、研究?jī)?nèi)容流、固體相互作用流、固體相互作用流動(dòng)規(guī)律流動(dòng)規(guī)律平衡規(guī)律平衡規(guī)律絕對(duì)靜止絕對(duì)靜止相對(duì)靜止相對(duì)靜止壓力分布?jí)毫Ψ植級(jí)毫τ?jì)算壓力計(jì)算管管 流流繞繞 流流明明 渠流渠流速度分布速度分布?jí)毫Ψ植級(jí)毫Ψ植寄芰繐p失能量損失力與流動(dòng)的關(guān)系力與流動(dòng)的關(guān)系流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)流體運(yùn)動(dòng)學(xué)流體運(yùn)動(dòng)學(xué)流體靜力學(xué)流體

5、靜力學(xué)掌掌握握基本概念、基本原理基本概念、基本原理基本計(jì)算方法基本計(jì)算方法公式推導(dǎo)的前提條件、適用范圍公式推導(dǎo)的前提條件、適用范圍各種系數(shù)的確定方法各種系數(shù)的確定方法結(jié)合實(shí)際靈活運(yùn)用結(jié)合實(shí)際靈活運(yùn)用測(cè)壓、測(cè)速、測(cè)流量的儀器原理測(cè)壓、測(cè)速、測(cè)流量的儀器原理使用方法使用方法四、重點(diǎn)內(nèi)容四、重點(diǎn)內(nèi)容明明確確熟熟悉悉 第一時(shí)期：第一時(shí)期： 1818世紀(jì)以前世紀(jì)以前五、流體力學(xué)發(fā)展史五、流體力學(xué)發(fā)展史 第二時(shí)期：第二時(shí)期： 1818世紀(jì)世紀(jì)2020世紀(jì)初葉世紀(jì)初葉 第三時(shí)期：第三時(shí)期： 近代近代第一時(shí)期：第一時(shí)期： 1818世紀(jì)以前世紀(jì)以前 公元前公元前250250年年 阿基米德阿基米德論浮體論浮體流體

6、力學(xué)第一部著作流體力學(xué)第一部著作第二章第二章 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)古希臘數(shù)學(xué)家、力學(xué)家，靜力學(xué)古希臘數(shù)學(xué)家、力學(xué)家，靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的奠基人和流體靜力學(xué)的奠基人 達(dá)芬奇達(dá)芬奇 水力學(xué)水力學(xué)沉浮、孔口出流、物體的運(yùn)動(dòng)阻力沉浮、孔口出流、物體的運(yùn)動(dòng)阻力以及管道、明渠中水流等問題以及管道、明渠中水流等問題實(shí)驗(yàn)方法了解水流性態(tài)實(shí)驗(yàn)方法了解水流性態(tài)v達(dá)達(dá)芬奇（芬奇（LeonardodaVinci,14521519）：意大利文）：意大利文藝復(fù)興時(shí)期的美術(shù)家、自然科學(xué)藝復(fù)興時(shí)期的美術(shù)家、自然科學(xué)家、工程師，是力學(xué)理論的奠基家、工程師，是力學(xué)理論的奠基者，為水力學(xué)、流體力學(xué)古典理者，為水力學(xué)、流體力學(xué)古典理

7、論的形成做出了重要貢獻(xiàn)。他強(qiáng)論的形成做出了重要貢獻(xiàn)。他強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)和力學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)。調(diào)數(shù)學(xué)和力學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)。在軍事、水利、土木、機(jī)械工程在軍事、水利、土木、機(jī)械工程等方面有許多重要的設(shè)想和發(fā)等方面有許多重要的設(shè)想和發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)。達(dá)達(dá)芬奇的力學(xué)研究并不只限芬奇的力學(xué)研究并不只限于理論上。他還運(yùn)用力學(xué)和機(jī)械于理論上。他還運(yùn)用力學(xué)和機(jī)械原理設(shè)計(jì)了許多機(jī)器和器械，參原理設(shè)計(jì)了許多機(jī)器和器械，參加了運(yùn)河、水利和建筑工程的設(shè)加了運(yùn)河、水利和建筑工程的設(shè)計(jì)和施工。他通過對(duì)鳥翼運(yùn)動(dòng)的計(jì)和施工。他通過對(duì)鳥翼運(yùn)動(dòng)的研究，于研究，于1493年首次設(shè)計(jì)出一個(gè)年首次設(shè)計(jì)出一個(gè)飛行器。他在水力學(xué)方面寫有許飛行器。他在

8、水力學(xué)方面寫有許多重要手稿，并在他死后以多重要手稿，并在他死后以水水的運(yùn)動(dòng)與測(cè)量的運(yùn)動(dòng)與測(cè)量為題出版。為題出版。 16121612年年 伽利略伽利略第二章第二章 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)潛體的沉浮原理潛體的沉浮原理并首先提出，運(yùn)動(dòng)物體的阻力隨著并首先提出，運(yùn)動(dòng)物體的阻力隨著流體介質(zhì)密度的增大和速度的提高流體介質(zhì)密度的增大和速度的提高而增大。而增大。在流體靜力學(xué)中應(yīng)用了虛位移原理在流體靜力學(xué)中應(yīng)用了虛位移原理 16431643年年 托里拆利托里拆利 16501650年年 帕斯卡帕斯卡孔口泄流公式孔口泄流公式液體中壓力傳遞定律液體中壓力傳遞定律 16861686 牛頓牛頓 流體黏性流體黏性第一章第一章

9、 黏性黏性自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律英國(guó)偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、英國(guó)偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。第二時(shí)期：第二時(shí)期： 1818世紀(jì)世紀(jì)2020世紀(jì)初葉世紀(jì)初葉 17381738 伯努利伯努利 伯努利方程伯努利方程古典流體力學(xué)成古典流體力學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科為一門獨(dú)立學(xué)科第三章第三章 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本公式流體動(dòng)力學(xué)基本公式瑞士科學(xué)家，曾在俄國(guó)彼得堡科學(xué)院任教，他在流瑞士科學(xué)家，曾在俄國(guó)彼得堡科學(xué)院任教，他在流體力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、微分方程和概率論等方面都體力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、微分方程和概率論等方面

10、都有重大貢獻(xiàn)，是理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。有重大貢獻(xiàn)，是理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。v丹丹伯努利（伯努利（DanielBernoull，17001782）：瑞士科學(xué)家，）：瑞士科學(xué)家，他在流體力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、他在流體力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、微分方程和概率論等方面都有微分方程和概率論等方面都有重大貢獻(xiàn)，是理論流體力學(xué)的重大貢獻(xiàn)，是理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。創(chuàng)始人。以以流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)（1738）一書著稱于世，書中）一書著稱于世，書中提出流體力學(xué)的一個(gè)定理，反提出流體力學(xué)的一個(gè)定理，反映了理想流體（不可壓縮、不映了理想流體（不可壓縮、不計(jì)粘性的流體）中能量守恒定計(jì)粘性的流體）中能量守恒定律。這個(gè)定理和相應(yīng)的公式

11、稱律。這個(gè)定理和相應(yīng)的公式稱為伯努利定理和伯努利公式。為伯努利定理和伯努利公式。v他與歐拉是好友。他與歐拉是好友。 17551755 歐拉歐拉理想流體平衡理想流體平衡微分方程微分方程第二章第二章 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)理想流體運(yùn)動(dòng)理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程微分方程第三章第三章 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)瑞士數(shù)學(xué)家、力學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家，瑞士數(shù)學(xué)家、力學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家，變分法的奠基人，復(fù)變函數(shù)論的先驅(qū)者，理變分法的奠基人，復(fù)變函數(shù)論的先驅(qū)者，理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。 vL歐拉（歐拉（LeonhardEuler，17071783）：瑞士數(shù)學(xué)家、力學(xué)家、天）：瑞士數(shù)學(xué)家、力

12、學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家，變分法的奠基人，文學(xué)家、物理學(xué)家，變分法的奠基人，復(fù)變函數(shù)論的先驅(qū)者，理論流體力學(xué)復(fù)變函數(shù)論的先驅(qū)者，理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。的創(chuàng)始人。柏林科學(xué)院的創(chuàng)始人之柏林科學(xué)院的創(chuàng)始人之一。他是剛體力學(xué)和流體力學(xué)的奠基一。他是剛體力學(xué)和流體力學(xué)的奠基者，彈性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論的開創(chuàng)人。者，彈性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論的開創(chuàng)人。他認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)微分方程可以應(yīng)用他認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)微分方程可以應(yīng)用于液體。他曾用兩種方法來(lái)描述流體于液體。他曾用兩種方法來(lái)描述流體的運(yùn)動(dòng)，即分別根據(jù)空間固定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，即分別根據(jù)空間固定點(diǎn)（1755）和根據(jù)確定的流體質(zhì)點(diǎn)）和根據(jù)確定的流體質(zhì)點(diǎn)（1759）描述流體速度場(chǎng)。前者稱

13、）描述流體速度場(chǎng)。前者稱為歐拉法，后者稱為拉格朗日法。歐為歐拉法，后者稱為拉格朗日法。歐拉奠定了理想流體的理論基礎(chǔ)，給出拉奠定了理想流體的理論基礎(chǔ)，給出了反映質(zhì)量守恒的連續(xù)方程（了反映質(zhì)量守恒的連續(xù)方程（1752）和反映動(dòng)量變化規(guī)律的流體動(dòng)力學(xué)方和反映動(dòng)量變化規(guī)律的流體動(dòng)力學(xué)方程（程（1755）。歐拉的專著和論文多）。歐拉的專著和論文多達(dá)達(dá)800多種。多種。 納維爾納維爾 斯托克斯斯托克斯 N NS S方程方程流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)黏性流體運(yùn)動(dòng)微分方程黏性流體運(yùn)動(dòng)微分方程 18831883 雷諾雷諾層流、紊流層流、紊流流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力雷諾應(yīng)力雷諾應(yīng)力英國(guó)力學(xué)家、物理學(xué)家和工程師。英國(guó)力學(xué)

14、家、物理學(xué)家和工程師。杰出的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。杰出的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。 儒可夫斯基儒可夫斯基機(jī)翼理論機(jī)翼理論升力公式升力公式繞流運(yùn)動(dòng)繞流運(yùn)動(dòng)機(jī)翼設(shè)計(jì)機(jī)翼設(shè)計(jì) 19121912卡卡 門門卡門渦街卡門渦街美國(guó)著名空氣動(dòng)力學(xué)家美國(guó)著名空氣動(dòng)力學(xué)家 解釋機(jī)翼張線的解釋機(jī)翼張線的 線鳴線鳴 、水下螺旋槳的水下螺旋槳的 嗡鳴嗡鳴 19041904普朗特普朗特邊界層理論邊界層理論流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力德國(guó)力學(xué)家。現(xiàn)代流體力學(xué)的創(chuàng)始人之一。邊界層德國(guó)力學(xué)家。現(xiàn)代流體力學(xué)的創(chuàng)始人之一。邊界層理論、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)、機(jī)翼理論、紊流理論等方面理論、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)、機(jī)翼理論、紊流理論等方面都作出了重要的貢獻(xiàn)，被稱作空氣動(dòng)力學(xué)之父。都作出了重

15、要的貢獻(xiàn)，被稱作空氣動(dòng)力學(xué)之父。 第三時(shí)期：第三時(shí)期： 近近 代代 三元流動(dòng)理論三元流動(dòng)理論 計(jì)算流體力學(xué)計(jì)算流體力學(xué) 多相流多相流 環(huán)境流體力學(xué)環(huán)境流體力學(xué) 磁流體力學(xué)磁流體力學(xué) 非牛頓流體力學(xué)非牛頓流體力學(xué)大禹治水 4000多年前的大禹治水大禹治水，說(shuō)明我國(guó)古代已有大規(guī)模的治河工程。 (公元前256210年) 秦代，在公元前256-前210年間便修建了都江堰都江堰、鄭鄭國(guó)渠國(guó)渠、靈渠靈渠三大水利工程，說(shuō)明當(dāng)時(shí)對(duì)明槽水流和堰流流動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)水平。龍首渠（公元前156-前87） 西漢武帝時(shí)期，為引洛水灌溉農(nóng)田，在黃土高原上修建了龍首渠，創(chuàng)造性地采用了井渠法，即用豎井溝通長(zhǎng)十余里的穿

16、山隧洞，有效地防止了黃土的塌方。流體力學(xué)在中國(guó)流體力學(xué)在中國(guó) 李冰（公元前李冰（公元前302-235302-235）都江堰都江堰v“寸金難買寸光陰寸金難買寸光陰”對(duì)我們來(lái)說(shuō)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是再熟悉不過的詩(shī)句了，但是是再熟悉不過的詩(shī)句了，但是其中卻揭示了計(jì)量時(shí)間的方法。其中卻揭示了計(jì)量時(shí)間的方法。我國(guó)古代計(jì)時(shí)是用銅壺滴漏，我國(guó)古代計(jì)時(shí)是用銅壺滴漏，它使水從高度不等的幾個(gè)容器它使水從高度不等的幾個(gè)容器里依次滴下來(lái)，最后滴到最低里依次滴下來(lái)，最后滴到最低的有浮標(biāo)的容器里，根據(jù)浮標(biāo)的有浮標(biāo)的容器里，根據(jù)浮標(biāo)上的刻度也就是根據(jù)最低容器上的刻度也就是根據(jù)最低容器里的水位來(lái)讀取時(shí)間。這樣，里的水位來(lái)讀取時(shí)間。這樣

17、，就使無(wú)形的時(shí)間改換成有形的就使無(wú)形的時(shí)間改換成有形的尺寸了。光陰自然可以用寸來(lái)尺寸了。光陰自然可以用寸來(lái)計(jì)量。計(jì)量。銅壺漏滴中的最低容器里銅壺漏滴中的最低容器里的水位，是由高處的水一滴一的水位，是由高處的水一滴一滴流下來(lái)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的積累滴流下來(lái)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的積累而形成的，所以銅壺滴漏的計(jì)而形成的，所以銅壺滴漏的計(jì)時(shí)原理實(shí)質(zhì)上就是水滴總數(shù)的時(shí)原理實(shí)質(zhì)上就是水滴總數(shù)的自動(dòng)累計(jì)。自動(dòng)累計(jì)。v李冰（公元前李冰（公元前302235）偉大的水利學(xué)）偉大的水利學(xué)家。他領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)建了目前世界上歷史最悠家。他領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)建了目前世界上歷史最悠久的水利工程久的水利工程都江堰。李冰總結(jié)了都江堰。李冰總結(jié)了前人治水的經(jīng)驗(yàn)，

18、在渠首工程的選點(diǎn)上前人治水的經(jīng)驗(yàn)，在渠首工程的選點(diǎn)上作了深刻的科學(xué)研究。精心地選擇在成作了深刻的科學(xué)研究。精心地選擇在成都平原頂點(diǎn)的岷江上游出山口處作為工都平原頂點(diǎn)的岷江上游出山口處作為工程地點(diǎn)，采用乘勢(shì)利導(dǎo)、因時(shí)制宜的治程地點(diǎn)，采用乘勢(shì)利導(dǎo)、因時(shí)制宜的治水方略，修建了都江堰水利工程：無(wú)壩水方略，修建了都江堰水利工程：無(wú)壩引水的魚嘴分水堤，泄洪排沙的溢洪道，引水的魚嘴分水堤，泄洪排沙的溢洪道，保證成都平原引足春水和控制洪水的咽保證成都平原引足春水和控制洪水的咽喉工程寶瓶口。使魚嘴分水堤、寶瓶口、喉工程寶瓶口。使魚嘴分水堤、寶瓶口、飛沙堰溢洪道三大主體工程各有其獨(dú)特飛沙堰溢洪道三大主體工程各有其

19、獨(dú)特的功能和作用。它們之間相互依存，相的功能和作用。它們之間相互依存，相互制約，形成布局合理的系統(tǒng)工程，聯(lián)互制約，形成布局合理的系統(tǒng)工程，聯(lián)合發(fā)揮分流分沙、泄洪排沙、引水輸沙合發(fā)揮分流分沙、泄洪排沙、引水輸沙的重要作用。其科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，的重要作用。其科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，仍令當(dāng)今科學(xué)界贊嘆不已。都江堰保證仍令當(dāng)今科學(xué)界贊嘆不已。都江堰保證了流區(qū)千萬(wàn)畝農(nóng)田和城市用水的需要，了流區(qū)千萬(wàn)畝農(nóng)田和城市用水的需要，使其枯水不缺、洪水不淹、泥沙少淤、使其枯水不缺、洪水不淹、泥沙少淤、水旱從人，堪稱水旱從人，堪稱“天然佳構(gòu)天然佳構(gòu)”。水利風(fēng)力機(jī)械 在古代，以水為動(dòng)力的簡(jiǎn)單機(jī)械也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，例如用水輪

20、提水，或通過簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)去碾米、磨面等。東漢杜詩(shī)任南陽(yáng)太守時(shí)（公元37年）曾創(chuàng)造水排水排（水力鼓風(fēng)機(jī)），利用水力，通過傳動(dòng)機(jī)械，使皮制鼓風(fēng)囊連續(xù)開合，將空氣送入冶金爐，較西歐約早了一千一百年。v真州船閘v北宋（960-1126）時(shí)期，在運(yùn)河上修建的真州船閘與十四世紀(jì)末荷蘭的同類船閘相比，約早三百多年。v潘季順明朝的水利家潘季順（1521-1595）提出了“筑堤防溢，建壩減水，以堤束水，以水攻沙”和“借清刷黃”的治黃原則治黃原則，并著有兩河管見、兩河經(jīng)略和河防一攬。v流 量清朝雍正年間，何夢(mèng)瑤在算迪一書中提出流流量量等于過水?dāng)嗝婷娣e乘以斷面平均流速的計(jì)算方法。 v錢學(xué)森錢學(xué)森 錢學(xué)森（1911

21、）浙江省杭州市人， 他在火箭、導(dǎo)彈、航天器的總體、動(dòng)力、制導(dǎo)、氣動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、材料、計(jì)算機(jī)、質(zhì)量控制和科技管理等領(lǐng)域的豐富知識(shí)，為中國(guó)火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。1957年獲中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，1979年獲美國(guó)加州理工學(xué)院杰出校友獎(jiǎng)，1985年獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。1989年獲小羅克維爾獎(jiǎng)?wù)潞褪澜缂?jí)科學(xué)與工程名人稱號(hào)，1991年被國(guó)務(wù)院、中央軍委授予“國(guó)家杰出貢獻(xiàn)科學(xué)家”榮譽(yù)稱號(hào)和一級(jí)英模獎(jiǎng)?wù)隆周培源（ 19021993)。 1902年8月28日出生，江蘇宜興人。理論學(xué)家、流體力學(xué)家主要從事物理學(xué)的基礎(chǔ)理論中難度最大的兩個(gè)方面即愛因斯坦廣義相對(duì)論引力論和流體力學(xué)中的

22、湍流理論的研究與教學(xué)并取得出色成果。吳仲華吳仲華（Wu Zhonghua）在1952年發(fā)表的在軸流式、 徑流式和混流式亞聲速和超聲速葉輪機(jī)械中的三元流普遍理論和在1975年發(fā)表的使用非正交曲線坐標(biāo)的葉輪機(jī)械三元流動(dòng)的基本方程及其解法兩篇論文中所建立的葉輪機(jī)械三元流理論，至今仍是國(guó)內(nèi)外許多優(yōu)良葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算的主要依據(jù)。六 流體力學(xué)的研究方法v1、理論方法、理論方法是通過對(duì)液體物理性質(zhì)和流動(dòng)特性的科學(xué)抽象是通過對(duì)液體物理性質(zhì)和流動(dòng)特性的科學(xué)抽象（近似），提出合理的理論模型。對(duì)這樣的理論模型，根據(jù)（近似），提出合理的理論模型。對(duì)這樣的理論模型，根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律，建立控制流體運(yùn)動(dòng)的閉合方程組，

23、將機(jī)械運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律，建立控制流體運(yùn)動(dòng)的閉合方程組，將原來(lái)的具體流動(dòng)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，在相應(yīng)的邊界條件和原來(lái)的具體流動(dòng)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，在相應(yīng)的邊界條件和初始條件下求解。初始條件下求解。v理論研究方法的關(guān)鍵在于提出理論模型，并能運(yùn)用數(shù)學(xué)方法理論研究方法的關(guān)鍵在于提出理論模型，并能運(yùn)用數(shù)學(xué)方法求出理論結(jié)果。求出理論結(jié)果。v理論方法中，流體力學(xué)引用的主要定理有：理論方法中，流體力學(xué)引用的主要定理有：v質(zhì)量守恒定律：質(zhì)量守恒定律：v動(dòng)量守恒定律：動(dòng)量守恒定律：v牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律：牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律：v能量守恒定律：動(dòng)能能量守恒定律：動(dòng)能+壓能壓能+位能位能+能量損失能量損失=constv理論分析的

24、步驟大致如下：理論分析的步驟大致如下：首先是建立首先是建立“力學(xué)模型力學(xué)模型”，即針對(duì)實(shí)際流體的力學(xué)問題，即針對(duì)實(shí)際流體的力學(xué)問題，分析其中的各種矛盾并抓住主要方面，對(duì)問題進(jìn)行簡(jiǎn)化分析其中的各種矛盾并抓住主要方面，對(duì)問題進(jìn)行簡(jiǎn)化而建立反映問題本質(zhì)的而建立反映問題本質(zhì)的“力學(xué)模型力學(xué)模型”。v其次是針對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)，從而得其次是針對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)，從而得到連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程。此外，還要加上到連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程。此外，還要加上某些聯(lián)系流動(dòng)參量的關(guān)系式某些聯(lián)系流動(dòng)參量的關(guān)系式( (例如狀態(tài)方程例如狀態(tài)方程) ) 。這些方。這些方程合在一起稱為

25、流體力學(xué)基本方程組。程合在一起稱為流體力學(xué)基本方程組。求出方程組的解后，結(jié)合具體流動(dòng)，解釋這些解的物理求出方程組的解后，結(jié)合具體流動(dòng)，解釋這些解的物理含義和流動(dòng)機(jī)理。含義和流動(dòng)機(jī)理。v2、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)方法：通過對(duì)具體流動(dòng)的觀察與測(cè)量，來(lái)認(rèn)識(shí)流動(dòng)通過對(duì)具體流動(dòng)的觀察與測(cè)量，來(lái)認(rèn)識(shí)流動(dòng)規(guī)律。至今，工程中的許多問題，即使能用現(xiàn)代理論分析與規(guī)律。至今，工程中的許多問題，即使能用現(xiàn)代理論分析與數(shù)值計(jì)算求解，最終還要借助實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)修正。數(shù)值計(jì)算求解，最終還要借助實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)修正。v實(shí)驗(yàn)研究形式：包括原型實(shí)驗(yàn)（現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)）和模型試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究形式：包括原型實(shí)驗(yàn)（現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)）和模型試驗(yàn)。模型理論：量綱分析（因次模型理

26、論：量綱分析（因次分析）分析）、相似理論，如原形和、相似理論，如原形和模型之間的模型之間的Re相似或相似或Fr相似相似模型實(shí)驗(yàn)在流體力學(xué)中占有重要地位。把研究對(duì)象的尺度改模型實(shí)驗(yàn)在流體力學(xué)中占有重要地位。把研究對(duì)象的尺度改變變(放大或縮小放大或縮小)以便能安排實(shí)驗(yàn)。根據(jù)模型實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)可以便能安排實(shí)驗(yàn)。根據(jù)模型實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)可以用像換算單位制那樣的簡(jiǎn)單算法求出原型的數(shù)據(jù)。以用像換算單位制那樣的簡(jiǎn)單算法求出原型的數(shù)據(jù)。 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)是對(duì)自然界固有的流動(dòng)現(xiàn)象或已有工程的是對(duì)自然界固有的流動(dòng)現(xiàn)象或已有工程的全尺寸流動(dòng)現(xiàn)象，利用各種儀器進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)，從全尺寸流動(dòng)現(xiàn)象，利用各種儀器進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)，從

27、而總結(jié)出流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并借以預(yù)測(cè)流動(dòng)現(xiàn)象的而總結(jié)出流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并借以預(yù)測(cè)流動(dòng)現(xiàn)象的演變。演變?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)常常是對(duì)已有事物、已有工程的觀測(cè)，而現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)常常是對(duì)已有事物、已有工程的觀測(cè)，而實(shí)驗(yàn)室模擬卻可以對(duì)還沒有出現(xiàn)的事物、沒有發(fā)生實(shí)驗(yàn)室模擬卻可以對(duì)還沒有出現(xiàn)的事物、沒有發(fā)生的現(xiàn)象的現(xiàn)象( (如待設(shè)計(jì)的工程、機(jī)械等如待設(shè)計(jì)的工程、機(jī)械等) )進(jìn)行觀察，使之進(jìn)行觀察，使之得到改進(jìn)。因此，實(shí)驗(yàn)室模擬是研究流體力學(xué)的重得到改進(jìn)。因此，實(shí)驗(yàn)室模擬是研究流體力學(xué)的重要方法。要方法。 v3、數(shù)值方法、數(shù)值方法是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，采用各是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，采用各種離散化方法（有限差分法、有限元法等）

28、，建種離散化方法（有限差分法、有限元法等），建立各種數(shù)值模型，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和數(shù)立各種數(shù)值模型，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和數(shù)值實(shí)驗(yàn)，得到在時(shí)間和空間上許多數(shù)字組成的集值實(shí)驗(yàn)，得到在時(shí)間和空間上許多數(shù)字組成的集合體，最終獲得定量描述流場(chǎng)的數(shù)值解。近二三合體，最終獲得定量描述流場(chǎng)的數(shù)值解。近二三十年來(lái)，這一方法得到很大發(fā)展，已形成專門學(xué)十年來(lái)，這一方法得到很大發(fā)展，已形成專門學(xué)科科計(jì)算流體力學(xué)。計(jì)算流體力學(xué)。v七、學(xué)習(xí)的難點(diǎn)與對(duì)策七、學(xué)習(xí)的難點(diǎn)與對(duì)策v新概念多、抽象、不易理解新概念多、抽象、不易理解主要概念匯總比較記憶，結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察分析。主要概念匯總比較記憶，結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察分析。v推演繁難推演

29、繁難分析各種推導(dǎo)要領(lǐng)，掌握通用的推導(dǎo)方法，如控分析各種推導(dǎo)要領(lǐng)，掌握通用的推導(dǎo)方法，如控制體法，理解思路，不要求對(duì)各個(gè)過程死記硬背。制體法，理解思路，不要求對(duì)各個(gè)過程死記硬背。v偏微分方程（組）的公式名目繁多偏微分方程（組）的公式名目繁多對(duì)一些形式簡(jiǎn)單的常用公式要求記住。對(duì)一些形式簡(jiǎn)單的常用公式要求記住。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型（continuous medium model）：把流體：把流體視為沒有間隙地充滿它所占據(jù)的整個(gè)空間的一種連續(xù)介視為沒有間隙地充滿它所占據(jù)的整個(gè)空間的一種連續(xù)介質(zhì)，且其所有的物理量都是空間坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)質(zhì)，且其所有的物理量都是空間坐標(biāo)和時(shí)

30、間的連續(xù)函數(shù)的一種假設(shè)模型：的一種假設(shè)模型：u =u(t,x,y,z)。注意：超稀薄流體分子間距太大用連續(xù)介質(zhì)模型顯然不注意：超稀薄流體分子間距太大用連續(xù)介質(zhì)模型顯然不適用適用。v思考：思考：v1、含有氣泡的液體是否適用、含有氣泡的液體是否適用連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型？v適用連續(xù)介質(zhì)模型。適用連續(xù)介質(zhì)模型。v若氣泡相對(duì)于液體而言可以看作孤立的點(diǎn)的若氣泡相對(duì)于液體而言可以看作孤立的點(diǎn)的話，則含有氣泡的液體可以適用連續(xù)介質(zhì)模話，則含有氣泡的液體可以適用連續(xù)介質(zhì)模型。型。 v2、土中水的滲流是否適用連續(xù)介質(zhì)模型？、土中水的滲流是否適用連續(xù)介質(zhì)模型？v適用連續(xù)介質(zhì)模型。適用連續(xù)介質(zhì)模型。是毗鄰流體或其

31、它物體作用在隔離體是毗鄰流體或其它物體作用在隔離體表面上的直接施加的接觸力。表面上的直接施加的接觸力。垂直于作用面。垂直于作用面。平行于作用面。平行于作用面。APpAPpAlimATATA lim按作用方向可分為：按作用方向可分為：壓力和切力壓力和切力mFf mFXXmFYymFZZ重力場(chǎng)中:X=0,Y=0,Z=-g注意：?jiǎn)挝毁|(zhì)量力相當(dāng)于加速度的概念。注意：?jiǎn)挝毁|(zhì)量力相當(dāng)于加速度的概念。單位：?jiǎn)挝唬篖T-2重力重力與與壓應(yīng)力壓應(yīng)力，無(wú)法承受，無(wú)法承受剪切力剪切力。靜止的流體受到哪幾種力的作用？靜止的流體受到哪幾種力的作用？一、流體的基本特征一、流體的基本特征密度隨點(diǎn)而異密度隨點(diǎn)而異)/( 3m

32、KgVmVmV0lim質(zhì)量是物質(zhì)的基本屬性之一，是物體慣性大小的量度，質(zhì)量是物質(zhì)的基本屬性之一，是物體慣性大小的量度，)/( 3mKNVGVGV0limgVmgVG3/1000mKg水3/9.8mKN水3/133.3mKN水銀3/20. 1mkg空氣v粘性大小由粘度來(lái)量度。粘性大小由粘度來(lái)量度。v流體的粘度是由流動(dòng)流體的內(nèi)聚力和分子的動(dòng)量交流體的粘度是由流動(dòng)流體的內(nèi)聚力和分子的動(dòng)量交換所引起的。換所引起的。v動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度m m：又稱絕對(duì)粘度、動(dòng)力粘性系數(shù)、粘度，：又稱絕對(duì)粘度、動(dòng)力粘性系數(shù)、粘度，是反映流體粘滯性大小的系數(shù)，單位：是反映流體粘滯性大小的系數(shù)，單位：Ns/m2。v運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)

33、粘度：又稱相對(duì)粘度、運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)：又稱相對(duì)粘度、運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)(m2/s)。dtdAdyduAFmmm：動(dòng)力粘滯系數(shù)，簡(jiǎn)稱粘度；單位：Pa.s;:dudyddt流體運(yùn)動(dòng)橫向速度梯度。：剪切變形速度，即流體微團(tuán)中直角減少的速度。ydyabF F FFu0u+ duuduDA BCABCDabdudtyd 粘度的影響因素v流體粘度流體粘度m m的數(shù)值隨流體種類不同而不同，并的數(shù)值隨流體種類不同而不同，并隨壓強(qiáng)、溫度變化而變化。隨壓強(qiáng)、溫度變化而變化。v一般地，相同條件下，液體的粘度大于氣體一般地，相同條件下，液體的粘度大于氣體的粘度。的粘度。v壓強(qiáng)對(duì)常見的流體，如水、氣體等，壓強(qiáng)對(duì)常見的流體，如水、

34、氣體等，m m值隨壓值隨壓強(qiáng)的變化不大，一般可忽略不計(jì)。強(qiáng)的變化不大，一般可忽略不計(jì)。v溫度是影響粘度的主要因素。當(dāng)溫度升高時(shí)，溫度是影響粘度的主要因素。當(dāng)溫度升高時(shí)，液體的粘度減小，氣體的粘度增加。液體的粘度減小，氣體的粘度增加。)(spam)/(2smm2000221. 00337. 0101775. 0tt 0mva.液體：內(nèi)聚力是產(chǎn)生粘度的主要因素，當(dāng)液體：內(nèi)聚力是產(chǎn)生粘度的主要因素，當(dāng)溫度升高，分子間距離增大，吸引力減小，溫度升高，分子間距離增大，吸引力減小，因而使剪切變形速度所產(chǎn)生的切應(yīng)力減小，因而使剪切變形速度所產(chǎn)生的切應(yīng)力減小，所以所以m m值減小。值減小。vb.氣體：氣體分子

35、間距離大，內(nèi)聚力很小，氣體：氣體分子間距離大，內(nèi)聚力很小，所以粘度主要是由氣體分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)量交換的所以粘度主要是由氣體分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)量交換的結(jié)果所引起的。溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加快，結(jié)果所引起的。溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加快，動(dòng)量交換頻繁，所以動(dòng)量交換頻繁，所以m m值增加。值增加。牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律v牛頓平板實(shí)驗(yàn)牛頓平板實(shí)驗(yàn)設(shè)板間的設(shè)板間的y 向流速呈直線分布，向流速呈直線分布，v即：即：則：則：v大多數(shù)流體滿足：大多數(shù)流體滿足： v引入動(dòng)力粘度引入動(dòng)力粘度u ，則得牛頓內(nèi)摩擦定律，則得牛頓內(nèi)摩擦定律v式中：流速梯度式中：流速梯度代表液體微團(tuán)的剪切變形速率。代表液體微團(tuán)的剪切變形速率。在兩平板間取

36、一方形質(zhì)點(diǎn)，高度為在兩平板間取一方形質(zhì)點(diǎn)，高度為dy，dt時(shí)間后，質(zhì)點(diǎn)微團(tuán)時(shí)間后，質(zhì)點(diǎn)微團(tuán)從從abcd運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到abcd。由圖由圖1-2得得：說(shuō)明：流體的切應(yīng)力與剪切變形速率，或角變形率成正比。說(shuō)明：流體的切應(yīng)力與剪切變形速率，或角變形率成正比。 則：則：v牛頓內(nèi)摩擦定律：牛頓內(nèi)摩擦定律：液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰液層間所產(chǎn)生液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰液層間所產(chǎn)生的切應(yīng)力與剪切變形的速率成正比。即的切應(yīng)力與剪切變形的速率成正比。即 粘性切應(yīng)力，是單位面積上的內(nèi)摩擦力。粘性切應(yīng)力，是單位面積上的內(nèi)摩擦力。v1）流體的切應(yīng)力與剪切變形速率，或角變形率成）流體的切應(yīng)力與剪切變形速率，或角變形率成正比。正比。區(qū)別于固體

37、的重要特性區(qū)別于固體的重要特性:固體的切應(yīng)力與固體的切應(yīng)力與角變形的大小成正比。角變形的大小成正比。v2）流體的切應(yīng)力與動(dòng)力粘度）流體的切應(yīng)力與動(dòng)力粘度m m成正比。成正比。v3）對(duì)于平衡流體）對(duì)于平衡流體du /dy =0，對(duì)于，對(duì)于理想流體理想流體m m=0，所以均不產(chǎn)生切應(yīng)力，即所以均不產(chǎn)生切應(yīng)力，即 =0。牛頓流體、非牛頓流體牛頓流體、非牛頓流體 v牛頓流體（牛頓流體（newtonianfluids）：是指任一點(diǎn)上的剪應(yīng)力都）：是指任一點(diǎn)上的剪應(yīng)力都同剪切變形速率呈線性函數(shù)關(guān)系的流體，即遵循牛頓內(nèi)摩擦同剪切變形速率呈線性函數(shù)關(guān)系的流體，即遵循牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。定律的流體

38、稱為牛頓流體。v非牛頓流體：不符合上述條件的均稱為非牛頓流體非牛頓流體：不符合上述條件的均稱為非牛頓流體v通用的公式：通用的公式：切應(yīng)力與剪切變形速率成線性關(guān)系的流體是牛頓流體，對(duì)嗎？切應(yīng)力與剪切變形速率成線性關(guān)系的流體是牛頓流體，對(duì)嗎？ 牛頓流體和非牛頓流體非yuATmgddsinm001. 0145. 04 . 062.22sin8 . 95sinmuAmgsPa1047. 0mu例題1-2 一一 底底 面面 積積 為為45x40cm45x40cm2 2 ，高為，高為 5cm 5cm 的的 木木 塊，塊， 質(zhì)質(zhì) 量量 為為5kg 5kg ， 沿沿 涂涂 有有 潤(rùn)潤(rùn) 滑滑 油油 的的 斜斜

39、面面 向向 下下 作作 等等 速速 運(yùn)運(yùn) 動(dòng)，動(dòng)， 木木 塊塊 運(yùn)運(yùn) 動(dòng)動(dòng) 速速 度度u=1m/s u=1m/s ， 油油 層層 厚厚 度度1mm 1mm ， 斜斜 坡坡 角角22.6222.620 0 ， 求求 油油 的的 粘粘 度度 . .解： 木 塊 重 量 沿 斜 坡 分 力 F 與 切 力 T平 衡 時(shí)， 等 速 下 滑m2/ )(dDvdldyduATmmNT5 .26 例題例題1-31-3在圖中，汽缸內(nèi)壁的直徑在圖中，汽缸內(nèi)壁的直徑D=12cmD=12cm、活塞的直徑、活塞的直徑d=11.96cmd=11.96cm，活塞的長(zhǎng)度，活塞的長(zhǎng)度l=14cml=14cm，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速

40、度為，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度為v=1m/sv=1m/s，潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑油的 =0.1Pa.s=0.1Pa.s，試問作用在活塞上的粘性力為多少？，試問作用在活塞上的粘性力為多少？解：因粘性的作用，粘附在汽缸內(nèi)壁的潤(rùn)滑油速度為零，粘附解：因粘性的作用，粘附在汽缸內(nèi)壁的潤(rùn)滑油速度為零，粘附在活塞外沿的潤(rùn)滑油與活塞的速度相同，由于活塞與汽缸的間在活塞外沿的潤(rùn)滑油與活塞的速度相同，由于活塞與汽缸的間距很小，潤(rùn)滑油的速度可近似認(rèn)為是從零線性變化到距很小，潤(rùn)滑油的速度可近似認(rèn)為是從零線性變化到1m/s1m/s。由牛頓內(nèi)摩擦定律由牛頓內(nèi)摩擦定律四、流體的可壓縮性四、流體的可壓縮性（compressibility）：

41、作用在）：作用在流體上的壓力變化可引起流體的體積變化或密度變流體上的壓力變化可引起流體的體積變化或密度變化，這一現(xiàn)象稱為流體的可壓縮性。化，這一現(xiàn)象稱為流體的可壓縮性。體積壓縮系數(shù)體積壓縮系數(shù)：在一定的溫度下，當(dāng)壓強(qiáng)增大一個(gè)單：在一定的溫度下，當(dāng)壓強(qiáng)增大一個(gè)單位值時(shí)，流體體積的相對(duì)減小值：位值時(shí)，流體體積的相對(duì)減小值：?jiǎn)挝粏挝?/Pa因?yàn)閴嚎s中質(zhì)量因?yàn)閴嚎s中質(zhì)量m不變，不變，dm =d(rV )=rdV +V dr =0， 所以所以pdVVkdp pddVVdpdp v流體的壓縮性在工程上往往用體積彈性模量流體的壓縮性在工程上往往用體積彈性模量來(lái)表示。來(lái)表示。v體積彈性模量體積彈性模量K K（

42、bulkmodulusofelasticity）是體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)。單位）是體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)。單位Pavv1pdpdpKVdVd 水的水的K=2109Pav流體的種類不同，其流體的種類不同，其 p和和K K值不同。值不同。 v p與與K K隨溫度和壓強(qiáng)而變化，但變化甚微。隨溫度和壓強(qiáng)而變化，但變化甚微。vK K越大，越大， p越小，越不易被壓縮，當(dāng)越小，越不易被壓縮，當(dāng)K K趨于無(wú)窮趨于無(wú)窮時(shí)，時(shí)，表示該流體絕對(duì)不可壓縮表示該流體絕對(duì)不可壓縮。v不可壓縮流體：指流體每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)全過程中密不可壓縮流體：指流體每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)全過程中密度不變化的流體，對(duì)均質(zhì)不可壓縮流體，密度時(shí)時(shí)度不變化的流體

43、，對(duì)均質(zhì)不可壓縮流體，密度時(shí)時(shí)處處都不變化。處處都不變化。v氣體的壓縮性氣體的壓縮性：一般情況下遵循理想氣體狀態(tài)方程。：一般情況下遵循理想氣體狀態(tài)方程。v在一定溫度和中等壓強(qiáng)下，水的體積模量變化不大在一定溫度和中等壓強(qiáng)下，水的體積模量變化不大11(1/)vdVdKV dTdT 氣體的壓縮性和膨脹性氣體的壓縮性和膨脹性氣體與液體不同，具有顯著的壓縮性和膨脹性氣體與液體不同，具有顯著的壓縮性和膨脹性一般常溫常壓下，常用氣體的密度、壓強(qiáng)、溫度一般常溫常壓下，常用氣體的密度、壓強(qiáng)、溫度三者之間的關(guān)系，符合氣體狀態(tài)方程三者之間的關(guān)系，符合氣體狀態(tài)方程RTp式中：式中：p p為氣體的絕對(duì)壓強(qiáng)，為氣體的絕對(duì)

44、壓強(qiáng)，為氣體的密度，為氣體的密度，T T為氣體為氣體的熱力學(xué)溫度，的熱力學(xué)溫度，R R為氣體常數(shù)。為氣體常數(shù)?？諝獾臍怏w常數(shù)為空氣的氣體常數(shù)為287J/kg.K287J/kg.K不可壓縮流體不可壓縮流體: : 密度幾乎不變密度幾乎不變, ,按常數(shù)考慮按常數(shù)考慮. .c熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度T與人們慣用的攝氏溫度與人們慣用的攝氏溫度t的關(guān)系是：的關(guān)系是：T（K）=273.15+t()。 v1.為什么水通常被視為為什么水通常被視為不可壓縮流體不可壓縮流體？v因?yàn)樗囊驗(yàn)樗腒 K=2109Pa，水的體積變化很小，可忽，水的體積變化很小，可忽略不計(jì)，所以通?？砂阉暈椴豢蓧嚎s流體。略不計(jì)，所以通?？砂?/p>

45、水視為不可壓縮流體。vv2.自來(lái)水水龍頭突然開啟或關(guān)閉時(shí)，水是否為不可自來(lái)水水龍頭突然開啟或關(guān)閉時(shí)，水是否為不可壓縮流體？為什么？壓縮流體？為什么？v為可壓縮流體。因?yàn)榇藭r(shí)引起水龍頭附近處的壓強(qiáng)為可壓縮流體。因?yàn)榇藭r(shí)引起水龍頭附近處的壓強(qiáng)變化，且變幅較大。變化，且變幅較大。vv1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=0.1MPa兆帕=101KPa=千帕左右=1bar巴=760mmHg（毫米汞柱）=14.696磅/英寸2(psi)1工程大氣壓1Kgf/cm2千克力/平方厘米 rh15rh07.5v毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象v1、定義：表面張力可以引起液面的上升或下降，、定義：表面張力可以引起液面的上升或下降，會(huì)形成上凸或下凹的曲面

46、的現(xiàn)象會(huì)形成上凸或下凹的曲面的現(xiàn)象v2、內(nèi)聚力和附著力、內(nèi)聚力和附著力v內(nèi)聚力：同一液體分子之間的吸引力內(nèi)聚力：同一液體分子之間的吸引力v附著力：液體與固體分子之間的吸引力附著力：液體與固體分子之間的吸引力v3、影響液面上升或下降的因素、影響液面上升或下降的因素v1）附著力大于內(nèi)聚力）附著力大于內(nèi)聚力v表面張力使管內(nèi)液面上升表面張力使管內(nèi)液面上升，形成凹面。，形成凹面。如：水或酒精。如：水或酒精。v2）附著力小于內(nèi)聚力）附著力小于內(nèi)聚力v表面張力使管內(nèi)液面下降，形成凸面。如：汞。表面張力使管內(nèi)液面下降，形成凸面。如：汞。（七）、（七）、其他特性其他特性 汽化壓強(qiáng)是指液體汽化和凝結(jié)達(dá)到平衡時(shí)液面

47、汽化壓強(qiáng)是指液體汽化和凝結(jié)達(dá)到平衡時(shí)液面的壓強(qiáng)。汽化壓強(qiáng)隨液體的種類和溫度的不同而改的壓強(qiáng)。汽化壓強(qiáng)隨液體的種類和溫度的不同而改變。變。綜上所述，流體的慣性、重力特性和粘滯性對(duì)綜上所述，流體的慣性、重力特性和粘滯性對(duì)流體運(yùn)動(dòng)有重要的影響，而液體的可壓縮性、流體運(yùn)動(dòng)有重要的影響，而液體的可壓縮性、表面張力和汽化壓強(qiáng)只有在特殊問題中才需要表面張力和汽化壓強(qiáng)只有在特殊問題中才需要考慮，請(qǐng)注意區(qū)分?？紤]，請(qǐng)注意區(qū)分。1、汽化：物質(zhì)從液相變?yōu)闅庀嗟默F(xiàn)象。2、空化：液體內(nèi)局部壓力降低時(shí)，液體內(nèi)部或液固、空化：液體內(nèi)局部壓力降低時(shí)，液體內(nèi)部或液固交界面上蒸氣或氣體的空穴（空泡）的形成、發(fā)展交界面上蒸氣或氣體的空穴（空泡）的形成、發(fā)展和潰滅的過程。實(shí)際工程中的空化現(xiàn)象與液體的汽和潰滅的過程。實(shí)際工程中的空化現(xiàn)象與液體的汽化壓強(qiáng)有關(guān)，需要注意?；瘔簭?qiáng)有關(guān)，需要注意。v3、水擊現(xiàn)象：當(dāng)液體在壓力管道中流動(dòng)時(shí)，由于某種外界原因（如突然關(guān)閉或開啟閥門，或者水泵的突然停車或啟動(dòng)，以及其他一些特殊情況）液體