DOC《ぬ麇Η牺1-7》

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52、实验4) 禹华谦 主编. 工程流体力学. 高等教育出版社,

2004 教学参考书:祁德庆. 工程流体力学. 同济大学出版社,1995 郭楚文. 工程流体力学. 中国矿业大学出版社,

2002 黄卫星. 工程流体力学. 化学工业出版社,2001 高殿荣. 工程流体力学. 机械工业出版社,1999 周亨达主编. 工程流体力学. 冶金工业出版,1988 [此处图片未下载成功] 成绩评定办法 期末考试成绩的权值 实验成绩的权值 0.8(民族生0.5) 0.1 (民族生0.2) 平时成绩的权值 .1(民族生0.3) [此处图片未下载成功] 学时分配

1 绪论 (4学时) (6学时) (12学时) (3学时)

2 流体静力学

3 流体动力学理论基础

4 量纲分析和相似理论

5 流动阻力与水头损失

6 孔口、管嘴和有压管道流动

7 明渠恒定流动

8 堰流 (7学时)(6学时) (4学时) (2学时)

9 渗流

10 可压缩气体的一元流动 (2学时)(6学时) [此处图片未下载成功] 第1 章绪论流体的基本特征及连续介质的概念 流体的主要物理性质 作用在流体上的力 注:本章作业:1-

5、1-

6、1-7 、1-

8、1-9 [此处图片未下载成功] 1.1 流体的基本特征及连续介质的概念 流体的基本特征 连续介质的概念 [此处图片未下载成功] (1) 流体的基本特征 流体 均质流体与非均质流体 均质流体的共同特征 (1) 分子之间的空隙和分子的运动范围都比在固体中的大 (2) 容易变形,没有固定的形状 液体具有一定的体积,可以有自由表面 气体没有固定的体积,总是膨胀充满所占http://www.51wendang.com/doc/78866b07fd714c8a4c659996据的空间 L 气体中约有 .7&

#215;

1022 个分子 L水中约有 .3&

#215;

1025 个分子 [此处图片未下载成功] (2)连续介质的概念为什麽要引入连 续介质的概念 流体力学研究流体在运动和平衡时的状态和规律, 它所研究的大都是流体的宏观特性(密度、压强、 速度). 为什麽能引入连 续介质的概念 假定质点是组成流体的最小单位,质点之间没有缝隙, 流体的平均密度、平均粘度、平均压强等宏观特性在 流体质点中是均匀一致的,质量在流体质点中是均匀 连续介质概念 的实质是什麽 为了便于利用数学知识研究问题. 分布的. [此处图片未下载成功] 1.2 流体的主要物理性质 惯性 黏性 压缩性 表面张力 [此处图片未下载成功] (1)惯性G=m&

#183;

g式中 G――流体的重力,N;

m――流体的质量,kg;

――重力加速度,m/s2 ρ =m/V式中 ρ ――流体的密度,kg/m3;

――流体的体积, m3;

[此处图片未下载成功] 当压强为1个标准大气压(101325Pa)时 [此处图片未下载成功] (2)黏 性黏性是流体运动时,其内部质点沿接触面相对运动,产生摩擦力,以阻碍流 体变形的性质. =T τ = T/A τ ――内摩擦切应力,N/m2或Pa τ = μ &

#183;

U/h μ ――流体的粘度或动力黏度或黏度系数,Pa&

#183;

s;

――平板的运动速度 ,m/s;

h――两平板之间的距离,m. [此处图片未下载成功] τ =μ &

#183;

U/h τ = μ&

#183;

du/dy τ =-μ &

#183;

du/dy du/dyhttp://www.51wendang.com/doc/78866b07fd714c8a4c659996――速度梯度或切应变,s-1 υ =μ /ρ υ ――流体的运动黏度,m2/s [此处图片未下载成功] 称为流体的流变特性 τ = f(du/dy) 流变特性曲线 τ =τ

0 k &

#183;

/dy τ τ = f(du/dy) τ = μ &

#183;

du/dydu/dy [此处图片未下载成功] 2014-6-14 升降升升[此处图片未下载成功] [此处图片未下载成功] [此处图片未下载成功] 例1-1 已知: F =

90 N , h = 7.5 &

#215;

10-5 m,v = 0.122 m/s, d = 7.5 &

#215;

10-2 m,B = 0.2 m 求: =? 解:假定轴与轴套间流体的速度呈线性分布,则由 μ τ = F/A 和τ=μ&

#183;

v/h 得: μ =τ h /v = Fh/(Av)= Fh/(π dBv) = 90&

#215;

7.5 &

#215;

10-5 /(π &

#215;

7.5 &

#215;

10-2 &

#215;

0.2&

#215;

0.122 )= 1.174 Pa &

#183;

s [此处图片未下载成功] (3)压缩性压缩性是指流体随着作用压强的增加而宏观 体积减小的性质,常用体积压缩系数К 或体积弹 性模量K来恒量. 液体的压缩性 气体的压缩性 [此处图片未下载成功] 1)液体的压缩性液体的体积压缩系数К 的定义为,当温度一定时,作用在液体上的 压强每升高1Pa,所引起的液体体积的相对变化量,即: К = -(dV/V)/dp = -dV/(V &

#183;

d p) 式中 К http://www.51wendang.com/doc/78866b07fd714c8a4c659996――液体的体积压缩系数,Pa-1;

dV――液体体积的变化量,m3;

V―― 压强变化前液体的体积, m3 ;

dp――压强的变化量,Pa [此处图片未下载成功] 当液体的质量为m时,其体积与密度的关系为: = m/ ρ微分得: dV = - m &

#183;

ρ-2 &

#183;

d ρ)/(m &

#183;

dp/ρ ) 代入К = -(dV/V)/dp 得: К = - (- m &

#183;

= d ρ &

#183;

d ρ ρ /(ρ &

#183;

dp) 液体体积弹性模量K是其体积压缩系数К 的倒数,即: = 1/ К = ρ &

#183;

dp / d ρ 的单位为Pa.不同温度下水的体积弹性模量值如下表所示. [此处图片未下载成功] 水的体积弹性模量(MPa) 温度 (℃) .490 压强(MPa) 0.981 1.961 3.923 .485

5 10

15 20

1890 1910

1930 19404.8%

1910 1930

1960 1980

1930 1970

1990 2020

1970 2010

2050 2080

2030 2080

2130 217012.0% .8% .0% 水=К水= MPa5.0&

#215;

10-10 [此处图片未下载成功] 2)气体的压缩性气体的压缩性通常与压缩过程有关,对于理想气体有以下基本方程: p /ρ n = C (常数) 式中的指数n取决于气体的压缩过程http://www.51wendang.com/doc/78866b07fd714c8a4c659996.对于等温过程,n=1;

对于等熵过程, n=γ (气体的绝热指数或比热比) /ρ n = C =C&

#183;

ρ = C &

#183;

nρ ρ ρ&

#183;

dp = C &

#183;

ρ n&

#183;

n dρ ρ&

#183;

dp = np dρ = 1/ К = ρ &

#183;

dp / d K = 1/ К = np对于等温过程,n=1, K = p ρ 对于等熵过程, n=1.4, K = 1.4 p [此处图片未下载成功] (4)表面张力 表面张力是液体表面相邻两部分间单位长度 内的相互牵引力,是分子力的一种表现,常用 符号σ 表示,单位为N/m. [此处图片未下载成功] 水:20 ℃ 汞:

20 ℃ .074 N/m;

100 ℃ 0.54 N/m .0584 N/m [此处图片未下载成功] [此处图片未下载成功] 1.3 作用在流体上的力作用在流体上的力通常可分为表面力和质量力两种 (1) 表面力表面力是指作用在流体隔离体的表面上、其大小与作用面积成比例的力, 通常又 称为接触力. [此处图片未下载成功] (2) 质量力质量力是指作用在流体隔离体内每个流体微团上、其大小与流体质量成比 例的力,通常用F表示.依据定义有: F = f(m ) 单位质量流体所受到的质量力称为单位质量力,记为f, 单位为m/s2. f=F/m f fx = Fx / m fx fy fz f z= Fz / m y= F y/ m [此处图片未下载成功] 最常见的质量力是重力,在非惯性坐标系中,质量力还包括http://www.51wendang.com/doc/78866b07fd714c8a4c659996惯性力. 本章作业: 1-

5、1-

6、1-7 、1-

8、1-9 [此处图片未下载成功]

2 [此处图片未下载成功] 第2章 流体静力学流体静力学研究静止流体中的力学规律,以及这些规律的应用. 静止流体的应力特征 流体静止的微分方程 重力作用下静止液体中的压强分布 液体的相对静止则压仪表 静止液体作用在平面上的总压力 静止液体作用在曲面上的总压力 潜体和浮体的平衡与稳定 注:本章作业:2-

2、2-

5、2-

10、2-

11、2-

12、2-

18、2-20 [此处图片未下载成功] 2.1 静止流体的应力特征特征1静止流体不能承受切应力和拉应力,只能承受作用 方向与作用面的静压强. 内法线方向重合的压应力,即流体 [此处图片未下载成功] 流体静压强 在静止流体内部某点处作用在单位面积 上的力. 是静止液体中的应力,称为静止液体中的压强,简称流体静压强,单 位为:Pa、kPa、MPa. [此处图片未下载成功] 特征2 静止流体内部任意点上的静压强值仅由该点的位Z坐 标决定,与压强的作用方向无关.即: p = f(x,y,z) 、Fx、Fy 、Fz 、 f、 fx 、fy 、 fz = dx &

#183;

dy &

#183;

dz/6 px、py、pz 、pn 、dPy、dPz 、dPn [此处图片未下载成功] ΣNx =

0 ΣNy =

0 ΣNz =

0 Px d Pn &

#183;

cos(n,x) Fx = px&

#183;

dy &

#183;

dz/2 - pn &

#183;

dA&

#183;

cos(n,x) ρ &

#183;

d x&

#183;

dy&

http://www.51wendang.com/doc/78866b07fd714c8a4c659996#183;

dz&

#183;

fx/6 =

0 &

#183;

cos(n,x)= dy&

#183;

dz/2 &

#183;

dy &

#183;

dz/2 - pn &

#183;

dy &

#183;

dz/2 ρ &

#183;

dx &

#183;

dy&

#183;

dz &

#183;

fx/6 =

0 [此处图片未下载成功] px&

#183;

dy &

#183;

dz/2 - pn &

#183;

dy &

#183;

dz/2 =

0 px = pn Py d Pn &

#183;

cos(n,y) Fy = 0d Pz d Pn &

#183;

cos(n,z) Fz =

0 = pnpz = pn = py = pz = pn p = f(x,y,z) [此处图片未下载成功] 2.2 流体静止的微分方程dx 、dy 、dz;

C(x,y,z);

p;

ρ F、dPx、dPx'

、dPy、dPy'

、dPz、dPz'

、 Fy 、Fz ;

f、 fx 、fy 、 fz [此处图片未下载成功] dPx - dPx'

Fx =

0 dPy- dPy'

Fy =

0 dPz- dPz'

Fz =

0 [此处图片未下载成功] 流体静止的微分方程,又称为欧拉平衡微分 方程,既适用于绝对平衡,也适用于相对平 衡. 等压面、质量力势函数、有势力场、有势质量力 [此处图片未下载成功] p = c 等压面 =

0 等压面 等压面是一个垂直于质量力的面 如果存在一个函数W(x,y,z),满足: 质量力势函数 函数W(x,y,z)就称为质量力势函数. [此处图片未下载成功] 在一个力场中,如果单位质量力在3个坐标轴上的投影 fx 、fy 和fz满足:://www.51wendang.com/doc/78866b07fd714c8a4c659996ar 有势力场 有势质量力简称有势力 在有势力........