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1、流體力學本學期的要求本學期的要求o每章交一次作業(yè)每章交一次作業(yè)(1、2；3；4；8）o本學期內(nèi)容：第本學期內(nèi)容：第 1、2、3、4、8章章第一章、緒論第一章、緒論o流體力學的任務和發(fā)展簡史流體力學的任務和發(fā)展簡史o連續(xù)介質(zhì)假設和流體力學的研究方法連續(xù)介質(zhì)假設和流體力學的研究方法o流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)o作用在液體上的力作用在液體上的力o流體力學中的力學模型流體力學中的力學模型作業(yè)：作業(yè)：選擇題、選擇題、2、3、5 大綱要求掌握的內(nèi)容大綱要求掌握的內(nèi)容o理解流體基本特征與主要物理性質(zhì)；理解流體基本特征與主要物理性質(zhì)；o掌握牛頓內(nèi)摩擦定律；掌握牛頓內(nèi)摩擦定律；o掌握作用在流體上的力；

2、掌握作用在流體上的力；o理解流體力學中模型理解流體力學中模型；第一章、緒論第一章、緒論1-1、流體力學的任務和發(fā)展簡史流體力學的任務和發(fā)展簡史o一、任務一、任務1、研究流體宏觀機械運動的基本規(guī)律、研究流體宏觀機械運動的基本規(guī)律(包括靜止狀態(tài)包括靜止狀態(tài))2、研究產(chǎn)生上述宏觀機械運動的原因、研究產(chǎn)生上述宏觀機械運動的原因3、研究流體與固體間、流體與流體間的相互作用、研究流體與固體間、流體與流體間的相互作用o二、簡史二、簡史流體力學發(fā)展簡史流體力學發(fā)展簡史u阿基米德（阿基米德（ArchimedesArchimedes，公元前，公元前287287212212）歐美諸國歷史上有記載的最早歐美諸國歷史上

3、有記載的最早從事流體力學現(xiàn)象研究的是古希從事流體力學現(xiàn)象研究的是古希臘學者臘學者阿基米德阿基米德在公元前在公元前250250年發(fā)年發(fā)表學術論文表學術論文論浮體論浮體，第一個，第一個闡明了相對密度的概念，發(fā)現(xiàn)了闡明了相對密度的概念，發(fā)現(xiàn)了物體在流體中所受浮力的基本原物體在流體中所受浮力的基本原理理阿基米德原理。阿基米德原理。u牛牛 頓頓 英國偉大的數(shù)學家、物理學家、天英國偉大的數(shù)學家、物理學家、天文學家和自然哲學家。文學家和自然哲學家。16421642年年1212月月2525日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村，沃爾索普村，17271727年年3 3月月20

4、20日在倫敦日在倫敦病逝。牛頓在科學上最卓越的貢獻是病逝。牛頓在科學上最卓越的貢獻是微積分和經(jīng)典力學的創(chuàng)建。經(jīng)典力學微積分和經(jīng)典力學的創(chuàng)建。經(jīng)典力學是流體力學是流體力學(水力學水力學)的基礎的基礎,牛頓在流牛頓在流體力學中的直接貢獻是牛頓剪切應力體力學中的直接貢獻是牛頓剪切應力公式公式,第一個提出了流體的粘性的概念第一個提出了流體的粘性的概念.流體力學發(fā)展簡史流體力學發(fā)展簡史u歐拉（歐拉（L.EulerL.Euler，1707170717831783）經(jīng)典流體力學的奠基人，經(jīng)典流體力學的奠基人，17551755年發(fā)表年發(fā)表流體運動的一般原理流體運動的一般原理，提出了流體的連續(xù)介質(zhì)模型，建提出了

5、流體的連續(xù)介質(zhì)模型，建立了連續(xù)性微分方程和理想流體立了連續(xù)性微分方程和理想流體的運動微分方程，給出了不可壓的運動微分方程，給出了不可壓縮理想流體運動的一般解析方法?？s理想流體運動的一般解析方法。他提出了研究流體運動的兩種不他提出了研究流體運動的兩種不同方法。同方法。流體力學發(fā)展簡史流體力學發(fā)展簡史u納維（納維（C.-L.-M.-H.NavierC.-L.-M.-H.Navier）首先提出了不可壓縮粘性流體的運動微分方程組。首先提出了不可壓縮粘性流體的運動微分方程組。u斯托克斯（斯托克斯（G.G.Stokes）嚴格地導出了這些方程嚴格地導出了這些方程統(tǒng)稱該方程為納維統(tǒng)稱該方程為納維-斯托克斯方程

6、斯托克斯方程(簡稱簡稱N-S方程方程)。納維（納維（L.NavierL.Navier，1785178518361836，法國，法國）斯托克斯（斯托克斯（G.StokesG.Stokes，1819181919031903，英國，英國）流體力學發(fā)展簡史流體力學發(fā)展簡史o雷雷 諾（諾（O.ReynoldsO.Reynolds，1842-1842-19121912）1883年用實驗證實了粘性年用實驗證實了粘性流體的兩種流動狀態(tài)流體的兩種流動狀態(tài)層流和層流和紊流的客觀存在，找到了實驗紊流的客觀存在，找到了實驗研究粘性流體流動規(guī)律的相似研究粘性流體流動規(guī)律的相似準則數(shù)準則數(shù)雷諾數(shù)，以及判別層雷諾數(shù)，以及判

7、別層流和紊流的臨界雷諾數(shù)，為流流和紊流的臨界雷諾數(shù)，為流動阻力的研究奠定了基礎。動阻力的研究奠定了基礎。流體力學發(fā)展簡史流體力學發(fā)展簡史u普朗特（普朗特（L.PrandtlL.Prandtl，1875187519531953）建立了邊界層理論，解釋了阻力產(chǎn)生的建立了邊界層理論，解釋了阻力產(chǎn)生的機制。以后又針對航空技術和其他工程技術機制。以后又針對航空技術和其他工程技術中出現(xiàn)的紊流邊界層，提出混合長度理論。中出現(xiàn)的紊流邊界層，提出混合長度理論。u 卡卡 門（門（T.von KT.von Krmrmn n，1881-19631881-1963）在在1911-1912年連續(xù)發(fā)表的論文中，年連續(xù)發(fā)表的

8、論文中，提出了分析帶旋渦尾流及其所產(chǎn)生的阻力的提出了分析帶旋渦尾流及其所產(chǎn)生的阻力的理論，人們稱這種尾渦的排列為理論，人們稱這種尾渦的排列為卡門渦街卡門渦街。在在1930年的論文中。年的論文中。流體力學發(fā)展簡史流體力學發(fā)展簡史有趣的問題o1、臺風(龍卷風)的走向和危害o2、飛機o3、煙圈o4、波浪o5、橋墩后的流態(tài) 龍卷風第一章、緒論第一章、緒論1-2、連續(xù)介質(zhì)假設和研究方法、連續(xù)介質(zhì)假設和研究方法o一、假設一、假設 能用數(shù)學方法解決力學問題的前提能用數(shù)學方法解決力學問題的前提o二、研究方法二、研究方法1、理論、理論2、實驗、實驗3、數(shù)值、數(shù)值1-3、流體的主要力學性質(zhì)、流體的主要力學性質(zhì)o一

9、、慣性一、慣性密度密度 重力特性重力特性重度重度（）答疑時間答疑時間:周四中午周四中午12:10-13:20,地點地點:工程試驗館工程試驗館 305或?qū)驅(qū)γ婷鎜二、二、粘性粘性(現(xiàn)象）現(xiàn)象）牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律 或 ，粘性系數(shù)粘性系數(shù) 的引出的引出產(chǎn)生粘性的兩個原因：分子的引力、分子的動量交換產(chǎn)生粘性的兩個原因：分子的引力、分子的動量交換三、壓縮性和熱脹性三、壓縮性和熱脹性 液體：壓縮系數(shù)液體：壓縮系數(shù)彈性模量彈性模量E為壓縮系數(shù)的倒數(shù)。為壓縮系數(shù)的倒數(shù)。熱脹系數(shù)熱脹系數(shù)氣體：氣體：（完全氣體的方程）（完全氣體的方程）第一章、緒論第一章、緒論o四、表面張力、氣蝕、非牛頓流體等四、表面

10、張力、氣蝕、非牛頓流體等表面張力大小可用自由面上單位長度所受的拉力，即表面張表面張力大小可用自由面上單位長度所受的拉力，即表面張表面張力大小可用自由面上單位長度所受的拉力，即表面張表面張力大小可用自由面上單位長度所受的拉力，即表面張力系數(shù)力系數(shù)力系數(shù)力系數(shù) 來度量。來度量。來度量。來度量。在水力學實驗中，當測壓管內(nèi)徑過?。ㄔ谒W實驗中，當測壓管內(nèi)徑過小（在水力學實驗中，當測壓管內(nèi)徑過?。ㄔ谒W實驗中，當測壓管內(nèi)徑過?。╠10mmd10mm）時，就）時，就）時，就）時，就會引起會引起會引起會引起毛細管現(xiàn)象毛細管現(xiàn)象毛細管現(xiàn)象毛細管現(xiàn)象，讀數(shù)產(chǎn)生誤差，讀數(shù)產(chǎn)生誤差，讀數(shù)產(chǎn)生誤差，讀數(shù)產(chǎn)生誤差

11、。流體流體氣蝕氣蝕的現(xiàn)象的現(xiàn)象各種粘彈性流體的現(xiàn)象各種粘彈性流體的現(xiàn)象無管缸吸無管缸吸 爬桿效應爬桿效應 射流脹大射流脹大 各種粘彈性流體的現(xiàn)象各種粘彈性流體的現(xiàn)象添加聚乙烯氧化物添加聚乙烯氧化物 第一章、緒論第一章、緒論1-4、作用在流體上的力、作用在流體上的力o一、質(zhì)量力一、質(zhì)量力單位質(zhì)量的質(zhì)量力，單位為加速度的單位單位質(zhì)量的質(zhì)量力，單位為加速度的單位(X、Y和和Z)o二、表面力二、表面力單位面積的作用力，單位為應力或壓強的單位，單位面積的作用力，單位為應力或壓強的單位，表面力分表面法向應力表面力分表面法向應力(壓強壓強)和表面切向應力和表面切向應力(粘性力粘性力)1-5、流體力學中的力學

12、模型、流體力學中的力學模型第一章、緒論第一章、緒論o例題例題1-1 一一 底底 面面 積積 為為45x50cm2，高高 為為 1cm 的的 木木 塊，塊，質(zhì)質(zhì) 量量 為為5kg，沿沿 涂涂 有有 潤潤 滑滑 油油 的的 斜斜 面面 向向 下下 作作 等等 速速 運運 動，動，木木 塊塊 運運 動動 速速 度度u=1m/s，油油 層層 厚厚 度度1mm，斜斜 坡坡 角角22.620，求求 油油 的的 粘粘 度度。o解：解：木木 塊塊 重重 量量 沿沿 斜斜 坡坡 分分 力力 F 與與 切切 力力 T平平 衡衡 時，時，等等 速速 下下 滑滑o 例題例題1-1圖圖 第一章、緒論第一章、緒論o例題例

13、題1-2在圖中，汽缸內(nèi)壁的直徑在圖中，汽缸內(nèi)壁的直徑D=12cm、活塞的直徑、活塞的直徑d=11.96cm，活塞的長度，活塞的長度l=14cm，活塞往復運動的速度為，活塞往復運動的速度為v=1m/s，潤滑油的，潤滑油的=0.1Pa.s，試問作用在活塞上的粘性力為多，試問作用在活塞上的粘性力為多少？少？o解：因粘性的作用，粘附在汽缸內(nèi)壁的潤滑油速度為零，粘附在活塞解：因粘性的作用，粘附在汽缸內(nèi)壁的潤滑油速度為零，粘附在活塞外沿的潤滑油與活塞的速度相同，由于活塞與汽缸的間距很小，潤滑外沿的潤滑油與活塞的速度相同，由于活塞與汽缸的間距很小，潤滑油的速度可近似認為是從零線性變化到油的速度可近似認為是從零線性變化到1m/s。由牛頓內(nèi)摩擦定律由牛頓內(nèi)摩擦定律 例題例題1-2圖圖