工程流体力学课件PPT文档格式.ppt

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过程流体机械（压缩机、泵、分离机）。

配套与附件（管道、阀门、控制仪表）。

是后续热力学、传热学、过程设备、过程机械、工业化学等课程的基础。

2022/10/15,专业基础课,17,工程流体力学第一章绪论,五、课程的内容目录,2022/10/15,专业基础课,18,六、课程的基本要求,工程流体力学第一章绪论,1、熟悉和掌握流体平衡、运动的基本规律、基本方程及工程典型应用。

2、学习方法浏览预习：

把握内容、疑难点听课理解：

疑难点课后作业：

理解、思考、应用课外拓展：

文献、资料、网站、论坛,2022/10/15,专业基础课,19,人类对流体力学的认识最早从治水、灌溉、航行等方面开始。

中国古代提水灌溉所用风车,大禹治水,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,20,都江堰,李冰（302-235BC）,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,21,发现了物体在流体中所受浮力的基本原理阿基米德原理。

Archimedes（285-212BC）,欧美诸国历史上有记载的最早从事流体力学现象研究的是古希腊学者阿基米德。

工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,22,LeonardodaVinci（1452-1519）,系统地研究了物体的沉浮、孔口出流、物体的运动阻力以及管道、明渠中水流等问题。

文艺复兴时期（14世纪到16世纪）之后，流体力学得到长足发展。

工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,23,Galileo（1564-1642）,在流体静力学中应用了虚位移原理，并首先提出运动物体的阻力随着介质密度的增大和速度的提高而增大。

工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,24,提出了密闭流体能传递压强的原理帕斯卡原理。

B.Pascal（1623-1662）,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,25,I.Newton（1642-1727）,建立了牛顿内摩擦定律，为粘性流体力学初步奠定了理论基础，并讨论了波浪运动等问题。

工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,26,D.Bernoulli（1700-1782）,建立了流体位势能、压强使能和动能之间的能量转换关系伯努利方程。

工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,27,从18世纪中叶工业革命开始，流体力学的研究逐渐沿着理论流体力学和应用流体力学两个方向发展。

经典流体力学的奠基人，涡轮机理论的奠基人。

提出连续介质模型建立连续性微分方程建立理想流体的运动微分方程提出研究流体运动的两种方法提出速度势概念,L.Euler（1707-1783）,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,28,J.leR.dAlembert（1717-1783）,1744年提出了达朗贝尔佯谬，即在理想流体中运动的物理既没有升力也没有阻力。

工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,29,提出了新的流体动力学微分方程，使流体动力学的解析方法有了进一步发展。

J.L.Lagrange（1736-1813）,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,30,C.-L.M.H.Navier（1785-1836）,G.G.Stokes（1819-1905）,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,31,19世纪末开始，针对复杂的流体力学问题，理论分析和实验研究逐渐密切结合起来。

1883年用实验验证了粘性流体的两种流动状态层流和紊流的客观存在，找到了实验研究粘性流体运动规律的相似准则雷诺数，以及判别层流和紊流的临界雷诺数。

O.Reynolds（1842-1912）,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,32,L.Prandtl（1875-1953）,建立边界层理论，解释了阻力产生的机制针对紊流边界层，提出混合长度理论,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,33,儒科夫斯基H.E.（1847-1921）,找到了翼型升力和绕翼型的环流之间的关系，建立了二维升力理论的数学基础，为近代高效能飞机设计奠定了基础。

工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,34,提出了分析带旋涡尾流及其所产生的阻力的理论卡门涡街提出了计算紊流粗糙管阻力系数的理论公式,T.vonKarman（1881-1963）,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,35,主要从事物理学的基础理论中难度最大的两个方面，即爱因斯坦广义相对论引力论和流体力学中的湍流理论的研究与教学并取得出色成果。

在动力、制导、气动力、结构、材料、计算机、质量控制和科技管理等领域具有丰富知识，为中国火箭导弹和航天事业的创建与发展作出了杰出的贡献。

周培源（19021993）,钱学森（1911）,工程流体力学第一章绪论流体力学发展简史,2022/10/15,专业基础课,36,2022/10/15,专业基础课,37,工程流体力学第二章流体及物理性质,主要内容一、流体的定义、特征二、流体的连续介质的假设三、作用在流体上的力四、流体的密度五、流体的压缩性、膨胀性六、流体的粘性七、流体的表面性质,2022/10/15,专业基础课,38,一、流体的定义、特征,工程流体力学第二章流体及物理性质,1、定义：

能够流动的物质为流体；

力学定义，则在任何微小切力的作用下都能发生连续变形的物质称为流体。

2、特征：

流动性、压缩、膨胀性、粘性,2022/10/15,专业基础课,39,工程流体力学第二章流体及物理性质,二、流体的连续介质的假设,微观上，流体分子之间存在间隙，流体不连续。

宏观上，当讨论问题的特征尺寸远大于流体的分子平均自由程时，可将流体视为在时间和空间连续分布的函数。

流体分子,流体微团流体质点,例外超声速气流中出现激波、在空气非常稀薄的情况。

0C，1mm3水含3.41019个分子气体含2.71016个分子,2022/10/15,专业基础课,40,工程流体力学第二章流体及物理性质,三、作用在流体上的力,2022/10/15,专业基础课,41,工程流体力学第二章流体及物理性质,四、流体的密度,表征流体的质量在空间的密集程度，单位为kg/m3。

2022/10/15,专业基础课,42,工程流体力学第二章流体及物理性质,四、流体的密度,4水的密度=1000kg/m30水银的密度=13600kg/m30空气的密度=1.29kg/m3,2022/10/15,专业基础课,43,工程流体力学第二章流体及物理性质,五、流体的压缩性、膨胀性,可压缩性在一定温度T下，单位压强升高引起的流体体积变化率。

一般地，水和其它液体可视为不可压缩流体，而将气体视为密度可变的可压缩流体。

水下爆炸、水击、热水采暖需考虑水的压缩性和膨胀性；

当气体流速比声速小很多时，也可视为不可压缩流体。

2022/10/15,专业基础课,44,工程流体力学第二章流体及物理性质,五、流体的压缩性、膨胀性,膨胀性在一定压强P下，单位温升引起的体积变化率，单位（1/k）。

2022/10/15,专业基础课,45,工程流体力学第二章流体及物理性质,六、流体的粘性,1、粘性流体微团之间发生相对滑移时，产生的切向阻力。

v,F,F,x,y,o,y,h,2、牛顿内摩擦定律流体运动产生的内摩擦力与速度梯度成正比，与接触面的面积成正比，与流体的物理性质有关。

3、流体粘度，与流体的种类、温度、压强有关，在一定的温度压强下为常数，单位Pas,2022/10/15,专业基础课,46,工程流体力学第二章流体及物理性质,六、流体的粘性,4、角变形速度=流体的速度梯度。

矩形流体微团平行四边形。

2022/10/15,专业基础课,47,5、流体粘性的形成因素,通常情况下形成流体粘性的因素有两个方面：

一是流体分子间的引力在流体微团相对运动时形成的粘性；

二是流体分子的热运动在不同流速流层间的动量交换所形成的粘性。

当温度升高时：

气体的粘性增大，液体的粘性减小。

对于气体，形成粘性的主要因素是分子的热运动,对于液体，形成粘性的主要因素是分子间的引力,工程流体力学第二章流体及物理性质,六、流体的粘性,2022/10/15,专业基础课,48,如图所示，转轴直径d=0.36m，轴承长度l=1m，轴与轴承之间的间隙=0.2mm，其中充满动力粘度=0.72Pas的油，如果轴的转速n=200r/min，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。

解：

油层与轴承接触面上的速度为零，与接触面上的速度等于轴面上的线速度：

轴表面上的切向力为：

克服摩擦所消耗的功率为：

工程流体力学第二章流体及物理性质,六、流体的粘性,例题1,2022/10/15,专业基础课,49,例题2,如图所示，上下两平行圆盘的直径为d，两盘之间的间隙为，间隙中流体的动力粘度为，若下盘不动，上盘以角速度旋转，不记空气的摩擦力，求所需力矩M的表达式。

假设两盘之间流体的速度为直线分布，上盘半径r处的切向应力为：

所需力矩为：

工程流体力学第二章流体及物理性质,六、流体的粘性,2022/10/15,专业基础课,50,6.理想流体：

假设没有粘性的流体，即=0。

理想流体是假想的流体模型，客观上并不存在。

实际流体都是有粘性的。

可以把实际流体看成理想流体的情况：

实际流体的粘性显现不出来，如静止的流体、等速直线运动的流体等粘性不起主导作用,采用理想流体假设可以大大简化理论分析过