fluid4-3概述

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1、流体力学流体力学上海大学 流体力学流体力学概述流体力学概述 流体力学流体力学 ：力学的一个分支。流体力学研究内容研究内容 ： 流体平衡规律、流体宏观运动规律，以及流体流体平衡规律、流体宏观运动规律，以及流体 与所接触物体（如固体）之间相互作用与所接触物体（如固体）之间相互作用。宏观宏观：人的感知尺度。相互作用相互作用：力、热力、热或其它运动运动、能量能量形式流体流体：液体和气体 常见：水和空气水和空气。其它：油类、化学气体、血液等与固体的区别：流动性流动性。与分子结构有关。应用广泛应用广泛(技术性学科技术性学科)工程应用工程应用航空、航天、船舶工业、水利工程、动力机械（叶轮机械）、海洋、气象、

2、天文、土木建筑、环境工程、生物等。与其它学科交叉交叉渗透，形成边缘学科学科：电磁流体力学、化学流体力学、生物流体力学、地球流体力学、多相流流体力学、非牛顿流体、高温气体、爆炸力学等等。 研究基础研究基础经验总结出的规律：1牛顿运动定律牛顿运动定律（动量定理、动量矩定理）2质量守恒质量守恒定律3能量守恒定律4热力学规律属于经典力学经典力学范畴力学概念力学概念涉及的物理量物理量：密度密度，质量质量m/体积V，压力压力p（压强），温度温度T，速度速度矢量v (u,v,w)。（也是基本的未知量）还有：时间t，位移r，加速度a，动能，重力g，内能e，比热c，焓h，熵s，粘度，热传导系数k，扩散系数D，(

3、应力张量应力张量pij，应变率张量应变率张量sij)梯度，散度，旋度(涡量)等等一些扩展量。（一般未知量） 数学基础数学基础 (高等数学)数学分析数学分析，微积分：连续函数、微分、求导、全微分。Taylor级数展开。曲线积分曲面积分体积分-（懂基本概念）矢量矢量概念、分析与运算坐标系坐标系（直角、曲线）数学基础（预备）数学基础（预备）连续函数连续函数求导数求导数 ，求微分，求微分 x)z, y, x()z, y, xx(limx)z, y, x(0 x)z, y, x(,dzzdyydxxd数学基础（预备）数学基础（预备）连续函数的连续函数的Taylor级数展开表示级数展开表示 )x(),x(

4、Oxx)x()xx(2)x(),dx(Odxx)x()dxx(2)dzz,dyy,dxx() M( r),z, y, x()M( r),| r(|Odzzdyydxx)M() M(2数学基础数学基础:矢量表示及运算矢量表示及运算 kzjyixrkdzjdyidxrdkajaiaazyxkvjvivvzyxkwjviuv矢量表示及运算矢量表示及运算zzyyxxzyxzyxbababa)kbjbib()kajaia (bazyxzyxbbbaaakjibak)baba (j)baba (i )baba (baxyyxzxxzyzzy矢量运算矢量运算) t , z, y, x() t , z, y,

5、 x(bb),t , z, y, x(aa若bxaxba)ba (xbxaxba)ba (xaxxa)a(x对其它自变量的偏导数亦然对其它自变量的偏导数亦然 本课程待学内容本课程待学内容1流体力学的研究对象、方法和发展简史流体力学的研究对象、方法和发展简史 连续介质假定连续介质假定 ，流体物理模型，流体物理模型 流体宏观物理性质流体宏观物理性质 2流体静力学；流体静力学；3流体运动学流体运动学;4流体动力学理论基础；流体动力学理论基础；5相似原理与量纲分析；相似原理与量纲分析；6流动阻力与水头损失流动阻力与水头损失； 1绪论绪论流体力学的概况、研究方法流体力学的概况、研究方法等连续介质假定连续

6、介质假定(基本物理模型基本物理模型) 流体质点，流体微团。流体质点，流体微团。流体的主要物理性质流体的主要物理性质:易流动性，惯性(密度),可压缩性，粘性扩散性，热传导性，表面张力特性等。特别是粘性粘性和牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律 流体静力学流体静力学1作用在流体上的力：质量力，表面力。作用在流体上的力：质量力，表面力。2静止流体中应力的性质（静水压强的特性）静止流体中应力的性质（静水压强的特性）。3流体平衡微分方程及其积分流体平衡微分方程及其积分。4重力场静止流体压强分布规律。重力场静止流体压强分布规律。5压强的测量：压强的测量：（度量：绝对压强、相对压强、真空度）（度量：绝对压强、相对压

7、强、真空度）6测量压强的仪器：液柱式测压计。测量压强的仪器：液柱式测压计。7液体的相对平衡。液体的相对平衡。8作用在平面、曲面上的静水总压力作用在平面、曲面上的静水总压力 。 流体运动学基础流体运动学基础1描述流体运动的两种方法：描述流体运动的两种方法： 拉格朗日法和欧拉法（场描述）拉格朗日法和欧拉法（场描述） 实体导数与实体加速度。实体导数与实体加速度。2描述流场的基本概念：描述流场的基本概念： 迹线与流线，定常与非定常流，迹线与流线，定常与非定常流， 元流、总流、流量、平均速度等。元流、总流、流量、平均速度等。3连续性微分方程连续性微分方程 恒定总流连续性方程恒定总流连续性方程4流体微团运

8、动分析流体微团运动分析 变形速度变形速度 有旋涡流与无旋涡流。有旋涡流与无旋涡流。流体动力学基础流体动力学基础 1理想不可压缩流体运动微分方程。理想不可压缩流体运动微分方程。2实际流体的运动微分方程。实际流体的运动微分方程。3欧拉运动微分方程沿流线的积分欧拉运动微分方程沿流线的积分（恒定元流伯诺里方程）（恒定元流伯诺里方程）4实际流体恒定总流伯诺里方程。实际流体恒定总流伯诺里方程。5恒定总流伯诺里方程的应用。恒定总流伯诺里方程的应用。6恒定（定常）总流动量方程恒定（定常）总流动量方程。相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析 1量纲、单位及量纲和谐原理量纲、单位及量纲和谐原理2量纲分析：量纲分析：

9、 量纲分析原理量纲分析原理 定理，量纲分析法应用定理，量纲分析法应用3相似理论相似理论 流动相似的基本概念，流动相似的基本概念， 相似准则相似准则 相似理论基本定理相似理论基本定理 模型律模型律流动阻力与水头损失流动阻力与水头损失 1流动阻力与水头损失的两种型式流动阻力与水头损失的两种型式. (沿程和局部损失沿程和局部损失)2实际流体的两种流动状态：层流和湍流实际流体的两种流动状态：层流和湍流 雷诺实验雷诺实验3圆管中的层流运动。圆管中的层流运动。 能量损失，沿程阻力系数。能量损失，沿程阻力系数。4圆管中的紊流运动圆管中的紊流运动 紊流特征，混合长度理论。紊流特征，混合长度理论。5圆管紊流沿程损失的分析与计算。圆管紊流沿程损失的分析与计算。6局部损失的分析和计算局部损失的分析和计算（能量损失）（能量损失） 感谢您来上课感谢您来上课!