前言工程流體力學(xué)是能源與環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的主要專業(yè)根底課之一。后續(xù)的專業(yè)課程，有很多是這門課程的綜合和實(shí)際的應(yīng)用。學(xué)好這門課程，對(duì)能源、環(huán)境、機(jī)械、土木工程專業(yè)學(xué)生，尤為重要。工程流體力學(xué)主要介紹流體的性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。學(xué)習(xí)這些知識(shí)，可以認(rèn)識(shí)流體的平衡特性，流體的流動(dòng)規(guī)律，流體的流動(dòng)形態(tài)，流體流動(dòng)的阻力特性等。1整理課件流體力學(xué)在工業(yè)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，熱能工程、環(huán)境工程、機(jī)械工程、水利工程、造船工業(yè)、航空航天、土木建筑、冶金化工中都離不開流體力學(xué)。在熱能工程中的許多實(shí)際問題，實(shí)際上就是流體力學(xué)問題。如鍋爐中的汽水循環(huán)，汽輪機(jī)的工作原理，水泵、風(fēng)機(jī)的工作原理等都要用到流體力學(xué)的根本原理，因此學(xué)好流體力學(xué)就為將來從事熱能工程的技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的根底。2整理課件3整理課件第一章流體及其物理性質(zhì)1.1流體的定義和特征1.2流體力學(xué)開展簡史1.3流體的連續(xù)介質(zhì)模型1.4國際單位制1.5流體的密度1.6流體的壓縮性和膨脹性1.7流體的黏性1.8流體的外表張力4整理課件1.1流體的定義和特征一、流體的定義流體是一種受任何微小剪切力作用都能連續(xù)變形的物質(zhì)，只要這種力繼續(xù)作用，流體就將繼續(xù)變形，直到外力停止作用為止。固體受到剪切力作用時(shí)，僅產(chǎn)生一定程度的變形，作用力保持不變，固體變形就不再繼續(xù)。易流動(dòng)性是流體的一大特征。5整理課件二、液體和氣體液體和氣體是常見的流體。當(dāng)液體和氣體接觸時(shí)，兩者之間形成交界面，稱為液體的自由外表。氣體的密度大大小于液體。氣體分子間的距離與分子直徑相比很大，故分子間的吸引力很小。故它極易變形和流動(dòng)，而且總是充滿它所能到達(dá)的全部空間。液體分子間的距離較小，分子間的吸引力較大，故它不能象氣體分子那樣自由運(yùn)動(dòng)，只能在周圍分子作用下作無規(guī)那么的振動(dòng)和在分子間的移動(dòng)。所以，液體的流動(dòng)性不如氣體。6整理課件1.2流體力學(xué)開展簡史流體力學(xué)的研究可以追溯到很遠(yuǎn)。遠(yuǎn)古時(shí)代，箭弩的創(chuàng)造反映了原始人對(duì)箭頭的流線型降低摩阻及尾翅的穩(wěn)定性問題的探索。在我國，墨家經(jīng)典?墨子?中就有關(guān)于浮力規(guī)律的探討，其他如：北魏賈思勰的?齊名要術(shù)?、?淮南子?、以及后來的?太平寰宇記?、?考工記?等都有關(guān)于流體力學(xué)問題的記載。曹沖稱象、懷丙撈鐵牛等都是利用流體力學(xué)知識(shí)的膾炙人口的故事。而把流體力學(xué)真正當(dāng)作一門學(xué)問來研究那么是在西方。7整理課件希臘數(shù)學(xué)家阿基米德〔公元前287-212年〕導(dǎo)出了浮力定律，正確給出靜止的粘性流體問題的精確解。文藝復(fù)興時(shí)期，意大利著名畫家、科學(xué)家達(dá)芬奇〔1452-1519〕正確推導(dǎo)了一維不可壓流動(dòng)的質(zhì)量守恒方程。在他的筆記中還有關(guān)于波動(dòng)、水躍、自由射流等流體力學(xué)問題的精確描述。1687年牛頓〔1642-1727〕發(fā)表的?自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理?對(duì)幾乎所有普通流體的粘性性狀作了如下的簡單描述：“流體的兩局部〔假設(shè)其他情形一樣〕由于缺乏潤滑性而引起的阻力，同流體兩局部彼此分開的速度成正比〞。今天，這種符合線性粘度規(guī)率的流體被稱為“牛頓流體〞。8整理課件1738伯努利伯努利方程1752達(dá)朗貝爾達(dá)朗貝爾佯謬1775歐拉歐拉運(yùn)動(dòng)方程1781拉格朗日、拉普拉斯復(fù)位勢(shì)理論1823-1845納維、斯托克斯N-S方程1840泊肅葉泊肅葉流動(dòng)1883雷諾雷諾應(yīng)力1904-1908普朗特、布拉修斯邊界層理論1912馮卡曼馮卡曼渦街1963洛侖茲混沌理論9整理課件1.3流體的連續(xù)介質(zhì)模型一、流體質(zhì)點(diǎn)一塊體積為無窮小的微量流體，但包含為數(shù)眾多的流體分子，可反映大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)平均值。二、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)將流體視為由無數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)介質(zhì)。10整理課件1.4國際單位制InternationalSystemofUnits(SI)長度米m質(zhì)量千克kg時(shí)間秒s熱力學(xué)溫度開爾文K電流安培A物質(zhì)的量摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度坎德拉cd11整理課件1.5流體的密度一、流體的密度均勻流體的密度常用流體的密度〔表1-5、1-6〕12整理課件二、流體的相對(duì)密度三、流體的比體積四、混合氣體的密度13整理課件1.6流體的壓縮性和膨脹性一、流體的壓縮性流體受到的壓強(qiáng)增大，那么體積縮小，稱為流體的壓縮性。可用體積壓縮系數(shù)或體積模量表示：液體體積壓縮系數(shù)很小，例如水〔表1-7〕14整理課件氣體的體積壓縮系數(shù)推導(dǎo)二、流體的膨脹性在一定的壓強(qiáng)下，隨著溫度上升，流體的體積膨脹，稱為流體的膨脹性。可用溫度膨脹系數(shù)表示：水的膨脹系數(shù)較小〔表1-8〕氣體的溫度膨脹系數(shù)推導(dǎo)15整理課件三、可壓縮流體與不可壓縮流體任何實(shí)際流體都是可以壓縮的。不可壓縮流體是指密度為常數(shù)的流體。液體可作為不可壓縮流體。例如：當(dāng)水壓增加一個(gè)大氣壓，體積僅縮小萬分之零點(diǎn)五但是，在水擊現(xiàn)象、水下爆炸等問題中，還要將水當(dāng)作可壓縮流體來處理。氣體可作為可壓縮流體。當(dāng)氣體流場(chǎng)中各點(diǎn)的密度差較小、流動(dòng)馬赫數(shù)較小時(shí)，氣體也可視為不可壓縮流體。16整理課件1.7流體的黏性一、流體黏性的例子當(dāng)流體層間發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)產(chǎn)生切向阻力的特性，就是流體的黏性。17整理課件二、牛頓內(nèi)摩擦定律18整理課件三、動(dòng)力黏度運(yùn)動(dòng)黏度動(dòng)力黏度的影響因素1、壓強(qiáng)的影響2、溫度的影響水和空氣的黏度〔表1-9〕常見氣體、液體的黏度〔表1-11、1-12〕19整理課件四、牛頓流體和非牛頓流體塑性理想擬塑性脹流型彈性體牛頓流體牛頓流體水、多數(shù)氣體、潤滑油塑性流體牙膏、凝膠擬塑性流體紙漿、高分子溶液脹流型流體油漆、油墨20整理課件五、黏性流體和理想流體1、實(shí)際流體都是有黏性的。2、理想流體是指黏度為零的流體。3、當(dāng)流場(chǎng)