資源描述:
《流體力學課件丁祖榮孔瓏.ppt》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、工程流體力學李寶寬流體流動現(xiàn)象自然界固有的流動現(xiàn)象自然的流動現(xiàn)象黃河壺口濟南趵突泉波滑人類的利用緒論人類:海洋里50億年,空氣:700萬年。流體運動與流體力學三個問題(1)高爾夫球,飛得遠應表面光滑還是粗慥?40-200米(2)汽車,阻力來自前部還是后部?Cd=1-0.2,未來型,0.137。(3)機翼:升力來自下部還是上部?數(shù)百噸飛機,數(shù)萬噸巨輪:機理不一樣流體力學:研究流體運動規(guī)律,流體之間、流固之間相互作用、流動過程中動量、質量和能量的傳輸?shù)?。流體力學與科學紀元前:大禹治水、古羅馬城市供水系統(tǒng)、阿基米
2、德浮力定律18世紀:理想流體力學:L.Euler,D.Bernoulli,J.D’Alembert,J.Lagrange,P.Laplace實驗流體力學:G.Hagen,J.Poiseuille,A.Chezy19世紀:模型實驗法則:W.Froude量綱分析法:L.Reyleigh兩種流態(tài):O.Reynolds粘性流體的運動方程:C.Navier,C.stokes現(xiàn)代流體力學:以普朗特(L.Prandtl)邊界層理論為標志。V.Karman,C.Taylor,D.B.Spalding中國:周培源,錢學森漢靈
3、帝流體力學方法推動其他學科領域的發(fā)展流體力學邊界層理論導致應用數(shù)學中漸進展開匹配法的形成1904年,邊界層理論流體力學孤立波理論成為新學科光通信的基石1844年,J.Russell:孤立波,20世紀60年代,光通信從流體力學勞倫茲方程發(fā)現(xiàn)混沌1995年,E.Lorenz,求解大氣對流,相同輸入數(shù)據(jù),第四位小數(shù)四舍五入輸出結果無法預測?;煦缋碚撌乾F(xiàn)代非線性科學基礎,解釋生命和社會現(xiàn)象。流體力學與工程技術:三分之二以上自然與工程涉及流體流動。冶金流體力學研究水平最能體現(xiàn)國家的綜合實力ElectricArcFur
4、naceContinuousCastingArgonOxygenDecarburizationRHDegassingMagnet鋼精煉與連鑄工藝流程專業(yè)應用例轉爐氧槍鋼包精煉軋鋼加熱爐流體力學研究方方法:理論分析實驗分析數(shù)值計算上述方法的結合單位制:用于定量地表示物理量B的參考量B(i),類別與相應的物理量相同,大小人為規(guī)定。物理量的大小由相應的單位表示:B=k(i)B(i)k(i)為數(shù)值,單位與物理量之間僅存在數(shù)量的差別。流體力學問題中四個基本量:質量,長度,時間和溫度。輔助單位:平面角:弧度導出單位:力
5、,壓強,密度,黏度,能量,功率。流體及其物理性質物質三態(tài):固體、液體和氣體。前者不易變形,后兩者易變形。高溫和高壓時還有等離子態(tài)和超固態(tài)。氣體在溫度和壓力影響下體積變化大,液體則變化小,且有自由表面。物態(tài)差別取決于內(nèi)部分子結構、分子熱運動和分子之間的相互作用力。分子之間距離較近10-9m:吸引力,分子之間距離非常近:排斥力平衡距離:10-10m,阿夫加德羅常數(shù):1mol物質包含6.0221367×10-23分子。分子之間平均距離為分子線尺度的10倍。3.3×10-7cm.氣體液體和固體三態(tài)可以互相轉化。主要
6、是因溫度和壓力的變化導致。流體力學將氣體和液體的宏觀力學行為用連續(xù)介質模型描述。連續(xù)介質假定:物質結構:流體由分子組成,分子之間有空隙。流體力學研究宏觀運動而非分子本身。連續(xù)介質模型認為物質連續(xù)無間隙分布于物質所占有的整個空間,流體宏觀物理量是空間及時間的連續(xù)函數(shù)。連續(xù)介質模型方法不針對單個粒子,而考慮大量粒子的平均運動和統(tǒng)計特性,速度、密度和溫度等。涉及到平均尺度問題。某一單元體內(nèi)密度值隨單元尺度的變化,如圖其中:l分子間平均距離,(氣體10-7cm,液體10-8cm)流體宏觀物理量統(tǒng)計平均的尺度l7、L流體質點:微觀上充分大,宏觀上充分小。質點具有的物理量充分均勻的,它是大量粒子的統(tǒng)計平均值。1)無線尺度,平移、無變形。2)不做熱運動。3)質點中心統(tǒng)計平均值為質點的物理量。連續(xù)介質是由這些連續(xù)分布的質點組成。流體的密度、比重和比容是流體的最基本物理量,流體密度是流體中某空間點上單位體積的平均質量,流體的比重是該流體的重量與同體積水在4攝氏度時的重量之比。流體的可壓縮性和熱膨脹性在外力作用下,流體體積或密度可以改變的性質,稱之為流體的可壓縮性;在溫度改變時,流體體積或密度可以改變的性質,稱之為流體的熱膨脹
8、性。這部分在工程熱力學和傳熱學中將詳細介紹。流體的輸運性質流體由非平衡態(tài)轉向平衡態(tài)時物理量的傳遞性質,統(tǒng)稱為流體的輸運性質。流體的輸運,包括動量輸運、能量輸運和質量輸運。動量輸運----------------〉粘滯現(xiàn)象1687年,牛頓平行平板實驗:或寫成微分形式稱為牛頓切應力公式。μ的單位Pa.s或1N.s/m2,亦即1kg/(m.s).運動黏度:的單位m2/s.牛頓流體:符合牛頓切應力公式的流體,空氣、水等。