流體力學(xué) 第01章 流體力學(xué)緒論

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1、1主講：賈寶賢船舶流體力學(xué)教材：流體力學(xué).王家楣等主編.大連海事大學(xué)出版社參考書：船舶流體力學(xué).夏國(guó)澤主編.華中科技大學(xué)出版社流體力學(xué).張亮、李云波編.哈爾濱工程大學(xué)出版社周光坰.流體力學(xué).上、下冊(cè)第二版.高等教育出版社封頁2學(xué)習(xí)要求：1.保證出席。2.課堂上認(rèn)真聽講，不做與本課程無關(guān)的事情，保證上課效率。3.記好課堂筆記，提煉內(nèi)容、感受、發(fā)現(xiàn)老師講課中的問題，記錄學(xué)習(xí)中遇到的問題。防止上課溜號(hào)。4.及時(shí)復(fù)習(xí)并與老師同學(xué)交流。5.按時(shí)完成作業(yè)，自己獨(dú)立完成。3內(nèi)容提要1.第一章緒論2.第二章流體靜力學(xué)3.第三章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)4.第四章理想流體動(dòng)力學(xué)5.第八

2、章旋渦理論6.第九章勢(shì)流理論7.第十章波浪理論8.第五章粘性流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)9.第十一章相似理論10.第六章粘性流體的一元流動(dòng)-管道流體力學(xué)11.第七章邊界層理論12.第十二章機(jī)翼理論4流體力學(xué)與實(shí)際工程技術(shù)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)三流體的性質(zhì)四作用于流體上的力第一章緒論緒論51-1流體力學(xué)與工程技術(shù)§１-１流體力學(xué)與工程技術(shù)一、研究對(duì)象:流體(fluid),包括液體和氣體。流體的相互作用以及流體與其相接觸的固體之間的相互作用。流體的特性：流動(dòng)(flow)性流體遵循牛頓的力學(xué)定律、質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律等。流體F固體F6幻影2000幻影2000二流體力學(xué)與工程技

3、術(shù)航空空氣動(dòng)力學(xué)7一架經(jīng)改裝的波音747搭載“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)波音7478太空站從航天飛機(jī)上看到的太空站超高速氣體動(dòng)力學(xué)物理化學(xué)流體力學(xué)稀薄氣體力學(xué)9三峽水利樞紐水利、土建工程水力學(xué)三峽水利樞紐10建筑流體力學(xué)11其他生物流變學(xué)毛細(xì)血管流動(dòng)滲流力學(xué)物理-化學(xué)流體動(dòng)力學(xué)多相流體力學(xué)12大型運(yùn)輸船造船水動(dòng)力學(xué)船舶流體力學(xué)排水量達(dá)50萬噸以上的超大型運(yùn)輸船13大型運(yùn)輸船造船水動(dòng)力學(xué)船舶流體力學(xué)14核動(dòng)力潛艇航速達(dá)30節(jié)，深潛達(dá)數(shù)百米的核動(dòng)力潛艇15輪船16水翼飛機(jī)17祝同學(xué)們前程遠(yuǎn)大！乘風(fēng)破浪，駛向輝煌！18按流體作用力的性質(zhì)分類:流體靜力學(xué)流體運(yùn)動(dòng)學(xué)流體動(dòng)

4、力學(xué)按力學(xué)模型分類理想流體動(dòng)力學(xué)粘性流體動(dòng)力學(xué)不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)可壓縮流體動(dòng)力學(xué)非牛頓流體力學(xué)分類19三流體力學(xué)的研究方法1模型實(shí)驗(yàn)相似理論→模型實(shí)驗(yàn)裝置2理論研究力學(xué)模型→物理基本定律→求解數(shù)學(xué)方程→分析和揭示本質(zhì)和規(guī)律3數(shù)值計(jì)算力學(xué)模型→物理基本定律→計(jì)算機(jī)數(shù)值方法求解數(shù)學(xué)方程20根據(jù)工程技術(shù)方面的需要進(jìn)行流體力學(xué)應(yīng)用性研究，更深入地開展基礎(chǔ)研究以探求流體的復(fù)雜流動(dòng)規(guī)律和機(jī)理。包括：湍流非定常流動(dòng)非線性水波旋渦理論交叉學(xué)科有關(guān)各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器等。四、流體力學(xué)的展望211.連續(xù)介質(zhì)模型引入：流體分子之間不連續(xù)、有間隙。2.流體質(zhì)點(diǎn)(或稱流體微團(tuán)):

5、忽略尺寸效應(yīng)但包含無數(shù)分子的流體最小單元。3.連續(xù)介質(zhì)模型：流體由流體質(zhì)點(diǎn)組成，流體質(zhì)點(diǎn)連續(xù)的、無間隙的分布于整個(gè)流場(chǎng)中。§1-2流體的連續(xù)介質(zhì)模型22一、流體的密度和重度1.密度（density）均質(zhì)流體，密度為常數(shù)2.重度(gravity)水的重度為密度和重度之間的關(guān)系為：ΔＶΔmΔＶΔG§1-3流體性質(zhì)(1-1)(1-2)(1-3)23密度和重度海水：ρ＝1020kg／m3，γ＝9996Ｎ/m3；氣體在高速流動(dòng)時(shí)，密度與流場(chǎng)中的壓力和溫度有密切的關(guān)系:即ρ＝f（p，Ｔ）。氣體密度的變化非常小的流動(dòng)，可將氣體作不可壓縮流體處理。Mach=流速/聲

6、速<0.3空氣：ρ＝1.226kg／m3，γ＝12Ｎ/m3。24剪切力（粘性力、內(nèi)摩擦力）u=Uu=0hydyu+duu1.牛頓平板試驗(yàn)二、流體的粘性25剪切應(yīng)力（粘性應(yīng)力、內(nèi)摩擦應(yīng)力）：?jiǎn)挝幻娣e上的剪切力討論:對(duì)于此種線性速度分布的情形，不同地方的切應(yīng)力是否相等？u=0u=Uhydyu+duu剪應(yīng)力26粘性切應(yīng)力與速度梯度成正比比例系數(shù)稱動(dòng)力粘性系數(shù)，簡(jiǎn)稱動(dòng)力粘度。討論:對(duì)于此種速度分布的情形，不同地方的切應(yīng)力是否相等？u=0u=Uhydyu+duu2.牛頓內(nèi)摩擦定律(1-7)273流體的粘性系數(shù)［μ］＝N·S／m２＝Ｐa·s［ν］＝ｍ２／ｓ氣體：溫

7、度上升,μ升高液體:溫度上升，μ下降(3)μ與溫度的關(guān)系（2）運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)Kinematicviscosity（1）動(dòng)力粘性系數(shù)μ—Dynamicviscosity物理常數(shù)(1-9)28粘性系數(shù)μ：與流體物性有關(guān)的物理常數(shù)運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)：μ與溫度、壓力的關(guān)系壓力的變化對(duì)μ的影響不大[μ]＝N·s／ｍ2＝帕·秒＝Ｐa·s氣體：溫度上升，μ升高液體:溫度上升，μ下降[ν]＝米２/秒＝ｍ2/ｓ粘性系數(shù)294.粘性產(chǎn)生的原因(1)兩層液體之間的粘性力主要由分子內(nèi)聚力形成(2)兩層氣體之間的粘性力主要由分子動(dòng)量交換形成30四、真實(shí)流體和理想流體理想流體在固體表面上

8、發(fā)生相對(duì)滑移在固體表面上其流速與固體的速度相同真實(shí)流體相互接觸的流體層之間有剪切應(yīng)力作用（壁面