3 流体的运动ppt课件

1、13.1 理想流体的定常流动；3.2 伯努力方程及其应用； 3.3 黏性流体、层流、湍流；3.4 泊肃叶定律第三章 流体的运动2第一节 理想流体的定常运动一、理想流体二、定常流动三、连续性方程31.流体的性质流动性流动性黏性黏性可压缩性可压缩性主要因素次要因素一、理想流体(1) 绝对不可压缩绝对不可压缩(2) 完全没有黏性（内摩擦力）完全没有黏性（内摩擦力）2.理想流体4二、定常流动二、定常流动1. 定常流动：流体通过空间任一固定点的流速不流体通过空间任一固定点的流速不 随时间变化随时间变化的流动的流动。n 流体的流速流体的流速v=f（x,y,z,t） 在实际问题中，若空间各点的流速随时间变化

2、十分缓慢，一般可看作定常流动。n 定常流动定常流动 v=f（x,y,z）52.流线和流管特点：特点：( (1) 1) 任意两条流线不会相交； (2) 流体作定常流动时，流线的形状 不随时间变化. （1）流线流线AvBv流速方向流速方向：曲线上任一点的切线方向。：曲线上任一点的切线方向。6特点：特点：流管外面的流体不会流入流管内，流管外面的流体不会流入流管内， 流管内的流体不会流管内的流体不会流出流管外。流出流管外。运动的流体可看作由许多流管组成通过研究流体在流管中的运动规律，就可以了解整个流体的运动情况（2）流管流管 经过截面S周界的流线所组 成的管状体v1S1v2S27vv1122ss vs

3、 常常量量结论：结论：同一流管中截面积大处流速小，同一流管中截面积大处流速小， 截面积小处流速大截面积小处流速大适用条件：适用条件：(1)不可压缩的流体不可压缩的流体;(2)作定常流动，同一流管。作定常流动，同一流管。l体积流量体积流量：vSQ 单位单位: : m3/s 三、连续性方程8 对于不可压缩的密度为r的均匀流体1122SSrrvv说明：说明：流体在流动中流体在流动中质量质量守恒守恒n 有分支管道的连续性方程：有分支管道的连续性方程：12n.QQQQnn221100.vvvvSSSS9第二节 伯努利方程及其应用一、伯努利方程二、伯努利方程的应用10功能原理：机械能的改变量等于外力和非保

4、守内力做功的代数和.外AE v 理想流体无黏性理想流体无黏性一、伯努利方程221112221122vvPghPghr rr rr rr r 212vPghr rr r 常常量量压强压强单位体积动能单位体积动能单位体积势能单位体积势能伯努利方程11适用条件：适用条件：理想流体（不可压缩，没有黏性）定常流动在同一细流管（同一流线）上单位： SI制制 PPa gm / s2 g 9.8 m / s2 r r kg/ m3 r r水水103kg/m3 h m v m/ s12推论：推论： 水平管的伯努利方程水平管的伯努利方程（h1=h2)2211221122 v vPPr rr r 水平管13S2v1

5、, P2P1;v2, P2P0空吸作用空吸作用水平管中压强和流速的关系2二、伯努利方程的应用1.空吸作用空吸作用142.流量计测量流体的流量测量流体的流量（水平放置（水平放置h1=h2）1222122ghQS SSS152211221122vvPPr rr r 2212212() v vPPr r 水平管的伯努利方程:1122vvss 1212vvss 121222122 (v PP )S(SS )r r 2212212() v vppr r 1212vvss 得：得：代入代入把把由连续性方程由连续性方程: :121 11 222122v(PPQ sSS(SS )r r ）16(1)(1)测量

6、液体的流量测量液体的流量101 PPghr r202 PPghr r1212 ()PPg hhr r 121222122(PPQS S(SS )r r ）流量：流量：(2)(2)测量气体的流量测量气体的流量r r 101 PPghr r 202 PPghr r 1212 ()PPg hhr r 170 BvvvA L1_直管，管口直管，管口A的截面与流体的流线平行的截面与流体的流线平行L2_直角弯管，管口直角弯管，管口B的截面与流体的流线垂直的截面与流体的流线垂直原理图原理图3.流速计流速计皮托管皮托管18 v vAABBPPrrrr221122 vABAPPr r 212vBAAPPr r

7、2()流速流速:0 BvvvA（1）测量液体的流速BAPPghr r Avvgh 219r r 风速管风速管vvB 0 Av ABPPghr r r rr rghvvB 2流速流速221122 v vAABBPPr rr r （2）测量气体的流速）测量气体的流速20 伯努利方程的应用小结伯努利方程的应用小结a求流体在管中某处的流速；求流体在管中某处的流速；b流体在管中某处的压强；流体在管中某处的压强；c流体在管道中的流量。流体在管道中的流量。 流量计、流速计、空吸作用、小孔流速等流量计、流速计、空吸作用、小孔流速等解题的方法：解题的方法： 运用连续性方程和伯努利方程联立解题运用连续性方程和伯努

8、利方程联立解题21第三节 黏性流体、层流、湍流一、牛顿黏性定律二、层流、湍流、雷诺数22一、牛顿黏性定律 流层之间因速度不同而作相对运动时存在的切向相互作用力(内摩擦力）vFSx dd二、层流、湍流二、层流、湍流 、雷诺数、雷诺数实际流体实际流体 特点 区别 判别湍流：流动过程有声 流速较大 伴有漩涡 雷诺数层流：流动过程无声 流速较小 23第四节第四节 泊肃叶定律泊肃叶定律一、泊肃叶定律二、黏性流体的运动规律24一、泊肃叶定律在给定压力梯度条件下在给定压力梯度条件下4RQ LPPQ21 在管子几何形状及黏度一定时在管子几何形状及黏度一定时不可压缩的牛顿流体在水平圆管中作定常流动不可压缩的牛顿流体在水平圆管中作定常流动25412()R PPQL泊肃叶定律泊肃叶定律适用条件：适用条件：（1）等截面的）等截面的水平水平圆管；圆管；（2）黏性流体作层流流动。）黏性流体作层流流动。 441288R (PP )R PQLL 26二、黏性流体的运动规律二、黏性流体的运动规律对于黏性流体对于黏性流体EAA外黏性力1.1.黏性流体的伯努利方程黏性流体的伯努利方程wAV 克克服服黏黏性性力力wAV 黏黏性性力力 w_单位体积单位体积的黏性流体从截面的黏性流体从截面S1流到截面流到截面S2时，时， 黏性力所做的功黏性力所做的功221112221122vvwPghPghr