1、流體運動11、掌握理想流體、穩定流動的概念及其物理意義；、掌握理想流體、穩定流動的概念及其物理意義； 3、掌握伯努利方程及其運用；、掌握伯努利方程及其運用；4、了解粘性流體的流動、了解粘性流體的流動5、了解粘性流體的運動規律、了解粘性流體的運動規律 2、掌握延續性方程及其運用；、掌握延續性方程及其運用； 流體的運動流體的運動2一、理想流體一、理想流體 1 1、實踐流體、實踐流體 水、油水、油可緊縮，具有粘滯性。可緊縮，具有粘滯性。 2 2、理想流體、理想流體 絕對不可緊縮、完全沒有粘滯性內摩擦。絕對不可緊縮、完全沒有粘滯性內摩擦。 二、穩定流動二、穩定流動 1 1、流線、流線 在任一瞬間，在液

2、體中劃一些線，使這些線上在任一瞬間，在液體中劃一些線，使這些線上 各點的切線方向和液粒在該點的速度方向一樣。各點的切線方向和液粒在該點的速度方向一樣。3-1 3-1 理想流體理想流體 穩定流動穩定流動32 2、穩定流動、穩定流動 假設各流線上各點的速度不隨時間而變，那么假設各流線上各點的速度不隨時間而變，那么 流動稱為穩定流動。流動稱為穩定流動。 3 3、流管、流管 由一束流線圍成的管狀區域。由一束流線圍成的管狀區域。闡明：速度：大小、闡明：速度：大小、 方向方向 各流線不可相交各流線不可相交4tvSStvm1111111tvStvS222111222111vSvS常量Svt0tt0t21mm

3、 任取一流管細，任取一流管細，S1 、 S2與管垂直與管垂直三、延續性方程三、延續性方程tvSStvm2222222SvQm222111vSvS1、質量延續性方程、質量延續性方程質量流量：單位時間內流過管道任一截面的流體質量，質量流量：單位時間內流過管道任一截面的流體質量， 單位為單位為kg/skg/s511vS22vS33vS212211vSvSSvQ 理想流體理想流體2、體積延續性方程、體積延續性方程222111vSvS常量Sv體積流量：單位時間內流過管道任一截面的流體體積，體積流量：單位時間內流過管道任一截面的流體體積， 單位為單位為m3/sm3/s63-2 3-2 伯努利方程伯努利方程

4、一、伯努利方程一、伯努利方程 設一流管中任取一段流體設一流管中任取一段流體xy、t 內流至內流至xy處處,x 、y 處處的壓強、流速和高度分別為的壓強、流速和高度分別為P1、V 1 、 h1和和P2、V2 、h2VVV21理想流體理想流體 : :tvSV111x x、y y的體積為：的體積為：tvSV2227外外 力力: :外力作功為：外力作功為：總功為：總功為： 11111111VPtvSPtvFA21AAA2211VPVPVPVP21111SPF 222SPF 22222222VPtvSPtvFA812EEE)21()21(12122221mghmvmghmvVPVP機械能的變化為：機械能

5、的變化為：由功能原理：由功能原理： A=E)()(,yxxxyyyxEEEE)21()21(121222mghmvmghmv,xxyyEE222212112121mghmvVPmghmvVP壓強能9 令：=m/v 流體密度 伯努利方程伯努利方程:動壓靜壓靜壓222212112121mghmvVPmghmvVP意義：理想流體穩定流動時，單位體積的動能、勢能、意義：理想流體穩定流動時，單位體積的動能、勢能、 以及該點的壓強能之和為一恒量。以及該點的壓強能之和為一恒量。222212112121ghvPghvP常量ghvP22110;.S0 ：適用于同一流線；：適用于同一流線；021 vv2211gh

6、PghP12222212112121ghvPghvP常量ghvP221動壓靜壓靜壓闡明：闡明：對于程度流管流線上的恣意點對于程度流管流線上的恣意點 不變；不變；gh常量221vP 當流體靜止時：當流體靜止時：)(1221221hhgPghghPP11解：BBBAAghvPvP222121BBAAvSvSQ)(121012. 02smSQvAA)(2010612. 03smSQvBBBBAABghvvPP22212128 . 910002010002112100021102225)(1024. 54aP12二、伯努利方程的運用二、伯努利方程的運用 1 1、汾丘里、汾丘里Venturi meter

7、Venturi meter流量計流量計ghPP212222112121vPvP2211vSvS2221212SSghSv222121112SSghSSvSQ21h13cdh2 2、流速計、流速計-皮托管皮托管pitot tubepitot tubeghPPcdghv2dcPvP221動壓全部轉化為靜壓動壓全部轉化為靜壓1412APvP2112122222121MMvPvPghghPPMA21vv 21PP 221MMAvPP221MMAvPP解：ghvM221ghvM2工作液體密度待測流體密度153 3、體位對血壓的影響、體位對血壓的影響2211ghPghP常量ghP結論結論: 高處的流體壓強

8、小，低處的流體壓強大。高處的流體壓強小，低處的流體壓強大。16bhp0p0a解：222121bbaavPghvP4 4、小孔流速、小孔流速ghvb200abavPPP20021bvPghP175 5、空吸作用、空吸作用火車、雙層紙18 航空中，在速度較快的一側出現一個航空中，在速度較快的一側出現一個“負壓，這樣使得物體兩側出現負壓，這樣使得物體兩側出現“壓力差壓力差，對飛機就是一種升力。，對飛機就是一種升力。V1V0193-3 3-3 粘性流體的流動粘性流體的流動一、層流和湍流一、層流和湍流 1、層流：、層流： V較小時，較小時， 流體分層流動的形狀流體分層流動的形狀2 2、湍流：、湍流：V

9、V較大較大, ,不再堅持分層流動形狀，即不再堅持分層流動形狀，即垂直于流層方向存在分速度，因此各流層混淆垂直于流層方向存在分速度，因此各流層混淆起來。整個流動雜亂不穩定。起來。整個流動雜亂不穩定。20 湍流特點：湍流特點： 1. 1. 流體不再堅持分層流動形狀，即垂直于流層方向存在分速度，流動雜亂不穩定。流體不再堅持分層流動形狀，即垂直于流層方向存在分速度，流動雜亂不穩定。2.2.耗費的能量比層流多。耗費的能量比層流多。3.3.能發出聲音。能發出聲音。21二、牛頓粘滯定律二、牛頓粘滯定律 1 1、內摩擦力、內摩擦力: :實踐液體層與層之間的相互作用力。實踐液體層與層之間的相互作用力。 dxdv

10、Sf2 2、牛頓粘滯定律：、牛頓粘滯定律：ff dvv vxyzSoxdxx 粘度粘度 速度梯度速度梯度221 1、ReRe1000 1000 層流層流2 2、ReRe1500 1500 湍流湍流3 3、10001000ReRe1500 1500 過渡態過渡態三、雷諾數三、雷諾數vrRe233-4 3-4 粘性流體的運動規律粘性流體的運動規律一、粘性流體的伯努利方程一、粘性流體的伯努利方程12P1 P2 對于等截面程度細管：對于等截面程度細管：EghvPghvP222212112121EPP212121vvhh 假設流體在開放的粗細均勻的管道中穩定流動假設流體在開放的粗細均勻的管道中穩定流動0

11、21PPP21Eghgh2124drdvrLf21F2F二、泊肅葉定律二、泊肅葉定律前提：前提： 粘性流體在等截面的程度細管中作穩定流粘性流體在等截面的程度細管中作穩定流 動，且是層流形狀。動，且是層流形狀。222121rPrPFFF)(42222121rRLPPvrdrLPPdvdrdvrLrPP2)(221fF 25 在管中取一半徑為在管中取一半徑為r r、厚度為、厚度為drdr的圓管狀流體元，該流體元的截面積為：的圓管狀流體元，該流體元的截面積為：rdrds2流體經過該流體元截面的流量為：流體經過該流體元截面的流量為：rdrvdsvdQ2經過整個管截面的流體流量為：經過整個管截面的流體流量為：LPPRQ8)(214dr)(42221rRLPPvrdr26 泊肅葉定律泊肅葉定律粘性流體在程度細管內作穩定層流時的流量粘性流體在程度細管內作穩定層流時的流量 R 細管半徑 流體粘度 L 細管長度、流阻、流阻: :LPRQ8448RLRffRPQRVI 27vRf6三、斯托克司定律三、斯托克司定律 Stokes Stokess law s law 在粘性流體中運動時，物體外表附著有一層流體，因此與周圍流體存在粘性力。在粘性流體中運動時，