第1章水力学-绪论-正式 (2).pptVIP

例：液体在两块平板间流动，流速分布如图所示，从中取出A、B、C三块流体微元，试分析：（1）各微元上下两平面上所受切应力的方向；（2）定性指出哪个面上的切应力最大？哪个最小？为什么？ 例：已知液体中的流速分布如图中所示三种情况：（1）矩形分布，（2）三角形分布（3）抛物线分布。试定性地画出各种情况下的切应力分布图。 例：一块平板，重量为G，底面积为A。此平板沿一个倾角为θ，在表面涂有润滑油的斜面上均速向下滑动，如图所示。已测得润滑油的厚度为δ，平板下滑的匀速度为U，试求润滑油的动力粘度μ。 1.4.4 压缩性与膨胀性 压缩性：液体受压，体积缩小、密度增大的性质。 膨胀性：液体受热，体积膨胀、密度减小的性质。 体积压缩系数： 体积弹性系数： 对于水，每增加1个大气压，体积相对压缩值为1/20000。 通常把水视为不可压缩流体 1.4.5 表面张力特性 表面张力：自由表面上液体分子由于受两侧分子引力不平衡，使自由面上液体分子受有极其微小的拉力 。 表面张力的大小用表面张力系数 来度量。自由表面单位长度上所受拉力的数值，N/m。 注意： ①表面张力仅在自由表面存在，液体内部并不存在表面张力。 ② 液体的表面张力较小，一般对液体的宏观运动不起作用可忽略不计。 水流实验中，常使用盛有水或水银的细玻璃管做测压管。 由于表面张力作用，玻璃管中液面和与之连同的大容器中的液面不在同一水平面上，这种现象叫毛细现象。 当液体与固体、气体接触时，在液面与固体壁面的交界处作一个平面与液面相切，此切面与壁面在液体内部一侧的夹角称为湿润角。如：水与洁净玻璃的湿润角θ = 8°，水银与洁净玻璃的湿润角θ = 138° 毛细管公式： 式中： θ为润湿角；d为玻璃管直径；h为毛细管高度；σ为表面张力系数 1.表面力 作用于流体表面并与其面积成比例，单位N 表面力大小常用单位表面力即单位面积上所受的表面力来表示。 作用于单位面积上的垂向力——压强 符号： 单位： 沿作用面单位面积上的切向力—切应力 符号： 单位： § 1.5 作用在流体上的力 2.质量力 通过所研究液体的每一部分质量而作用于液体的、其大小与液体的质量成比例的力。质量力又叫体积力。 符号： 单位： 单位质量力 单位质量力在坐标上的分力 实际流体模型 流体是由质点组成的连续体,具有： 理想流体模型 易流动性、粘滞性、不可压缩性、不计表面张力的性质。 不考虑粘滞性 §1.6 理想流体与不可压缩流体 不可压缩流体 §1.6 理想流体与不可压缩流体 忽略流体的压缩性 1.理论分析 建立在流体连续介质假定的基础上，将普遍规律、公理，如：牛顿定律、能量守恒原理、力系的平衡定律、动能定律、动量定律等用于液体分析中，建立水流运动的基本方程式：连续性方程、能量方程、动量方程。这些方程可以是代数方程、微分方程、积分方程等，结合边界条件、限定条件可对其求解。 § 1.7 水力学的研究方法 2.数值计算（模拟） 通过求解水流的运动方程来得到模拟区域内任意时刻任意位置力和运动要素的值。 先进性：采用计算机、流体计算软件等高新技术。相关CFD软件：Fluent软件等。 经济性：可给定不同的边界条件，进行大量的模拟，给出足够多的力和运动要素值以进行分析。 3.科学实验 原型观测 在野外或水工建筑物现场，对水流运动进行观测，收集第一性资料，为检验理论分析成果或总结某些基本规律提供依据。 模型试验 当实际水流运动复杂，而理论分析困难，无法解决实际工程的水力学问题时采用。 指在实验室内，以水力相似理论为指导，把实际工程缩小为模型，在模型上预演相应的水流运动，得出模型水流的规律性，再把模型试验成果按照相似关系换算为原型的成果以满足工程设计的需要。 系统试验 在实验室内，小规模的造成某种水流运动，用以进行系统的实验观测，从中找到规律。 数理知识 数据处理方法 量纲分析方法 本章重点 1.连续介质的概念。 2.主要物理力学性质：粘滞性 3.实际流体、理想流体的区别。 由质点组成的连续体，具有易流动性、粘滞性、不可压缩性、不计表面张力的特性。 4.牛顿内摩擦定律及其适用条件 5.理解质量力、表面力的定义，掌握其表示方法。 什么是“连续介质”模型？建立“连续介质”模型有何意义？ 答：“连续介质”模型是在进行流体分析时，将流体认为是充满其所占据空间，无任何空隙的质点所组成的连续体。建立“连续介质”模型，是对流体物质结构的简化，是在分析流体问题时得到两大方便：第一，可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的宏观机械