流体力学泵与风机00

1、中国古代提水中国古代提水灌溉所用风车灌溉所用风车大禹治水大禹治水 都江堰都江堰李冰李冰（302-235 BC） 都江堰距成都都江堰距成都50km，而落差竟达而落差竟达273m。 都江堰源远流长，都江堰源远流长，惠泽后代，其奥秘惠泽后代，其奥秘除了除了巧夺天工巧夺天工的工的工程布局外，更主要程布局外，更主要的是遵循了的是遵循了“乘势乘势利导、利导、因时制宜因时制宜”的治水指导思想、的治水指导思想、“岁必一修岁必一修”的管的管理制度，理制度，“遇难弯遇难弯截角、逢正抽心截角、逢正抽心”的治河原则，以及的治河原则，以及“砌鱼嘴立湃缺，砌鱼嘴立湃缺，深淘滩、低作堰深淘滩、低作堰”的引水、防沙、泄的引水

2、、防沙、泄洪之管理经验和治洪之管理经验和治堰准则。堰准则。 Archimedes(285-212 BC)Leonardo da Vinci(1452-1519)Galileo(1564-1642)B. Pascal(1623-1662)I. Newton(1642-1727)D. Bernoulli(1700-1782)L. Euler(1707-1783)J. le R. dAlembert (1717-1783)J. L. Lagrange(1736-1813)C. -L. M. H. Navier(1785-1836)G. G. Stokes(1819-1905)O. Reynolds(

3、1842-1912)L. Prandtl (1875-1953)儒科夫斯基儒科夫斯基 H. E. (1847-1921)T. von Karman(1881-1963)周培源周培源（19021993) 钱学森钱学森（1911）有有能能否否无无否否是是 建立理论模型建立理论模型建立方程建立方程组与定解条件组与定解条件求解析解求解析解算例验证算例验证普适性好普适性好数学难度大，数学难度大，分析解有限分析解有限建立实验模型并选取实验建立实验模型并选取实验介质介质测定有关物理量测定有关物理量拟合实验数据找出准则方拟合实验数据找出准则方程式程式发现新现象、发现新现象、新原理，验证新原理，验证其它方法得到

4、其它方法得到的结论的结论普适性差普适性差建立理论模型建立理论模型建立方程建立方程组与定解条件组与定解条件编制计算编制计算程序程序计算并分析答案计算并分析答案应用面广泛，应用面广泛，结果直观结果直观数值实验数值实验近似性、不稳近似性、不稳定性定性实验研究实验研究（PIVPIV）数值计算数值计算 三大秘密造就神奇水怪 秘密一：大手大脚秘密一：大手大脚 上上长下短长下短 身高1.87m，上身90cm，臂长2.01 。 “一副容易浮起来的好船身”。 秘密二：体质特异秘密二：体质特异 作息作息规律规律。 乳酸含量仅为5.6毫摩尔/升 秘密三：胃口奇大，秘密三：胃口奇大， 渴渴望胜利望胜利 每天摄入的热量

5、大约为4000卡路里。 如此大量的分子，如此大量的分子，容易取得它们共同容易取得它们共同作用的有代表性的作用的有代表性的统计平均值统计平均值Vm式中，式中，m为流体的质量，为流体的质量，V为流体的体积。为流体的体积。0limVmdmVdV式中，式中，V为在空间某点取的流体体积，流体的质量为为在空间某点取的流体体积，流体的质量为m 。4 水的密度水的密度 = 1000kg/m30水银的密度水银的密度 = 13600kg/m30空气的密度空气的密度 = 1.29 kg/m31mVpVVpVV式中，式中，p为压强增量，为压强增量，V为体积的变化量。为体积的变化量。VpVK1TVVTVVV式中，式中，

6、T为温度的增量。为温度的增量。xyxh1FUFAFh并且并且F与流体的种类有关与流体的种类有关hUAF 式中，式中，为流体的为流体的动力粘度动力粘度，与流体的种类、温度、压强有关，在，与流体的种类、温度、压强有关，在一定的温度压强下为常数，单位一定的温度压强下为常数，单位PaS； U/h为速度梯度，表示在速度的垂直方向上单位长度的速度增量，为速度梯度，表示在速度的垂直方向上单位长度的速度增量，单位单位S-1； A为两平板的接触面积。为两平板的接触面积。Uhxy x+ x xyyoxddy000tan() limlimxxtttydddtttdy 当时，故有：dtdyxt如图所示，转轴直径如图所

7、示，转轴直径d=0.36m，轴承长度，轴承长度l=1m，轴与轴承之间的间隙，轴与轴承之间的间隙 =0.2mm，其中充满动力粘度，其中充满动力粘度=0.72Pas的油，如果轴的转速的油，如果轴的转速n=200 r/min，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。dn解：油层与轴承接触面上的速度为零，与接触面上的速度等于轴面上的线速度：m/s77. 33020018. 030nrr轴表面上的切向力为：N10535. 1136. 010277. 372. 044dlAF克服摩擦所消耗的功率为：kW57.9W1079.577.310535.144FPkdydnx式中，为流体的表观粘度，k为常数