山東大學(xué)工程流體力學(xué)課件

1、第一章 緒 論,,課程安排,教 材： 杜廣生《工程流體力學(xué)》中國電力出版社2005.1參考書：孔 瓏《流體力學(xué)》Ⅰ高等教育出版社 2003.9 孔 瓏《流體力學(xué)》Ⅱ高等教育出版社 2003.9 陳卓如《工程流體力學(xué)》第二版 高等教育出版社 2004.1 丁祖榮《流體力學(xué)》上冊(cè)高等教育出版社2003.12

2、 丁祖榮《流體力學(xué)》上冊(cè)高等教育出版社2003.12,學(xué)時(shí)數(shù)：64＝58（理論課）＋6（實(shí)驗(yàn)課）課程性質(zhì)：技術(shù)基礎(chǔ)課,引 言 (INTRODUCTION),流體力學(xué)： 宏觀力學(xué)。Fluid Mechanics, Fluid Hydrodynamics， Hydrodynamics,研究對(duì)象：流體(Fluid)。包括液體和氣體。 液體——無形狀，有一定的體積；不易壓縮，存在自由（液）面。 氣體——既無形狀，也無體積，易于

3、壓縮。,,研究任務(wù)：研究流體所遵循的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用。,研究方法,理論分析: 根據(jù)實(shí)際問題建立理論模型 涉及微分體積法 速度勢(shì)法 保角變換法 實(shí)驗(yàn)研究方法: 根據(jù)實(shí)際問題利用相似理論建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?選擇流動(dòng)介質(zhì) 設(shè)備包括風(fēng)洞、水槽、水洞、激波管、測(cè)試管系等數(shù)值計(jì)算方法 ：根據(jù)理論分析的方法建立數(shù)學(xué)模型，選擇合適的計(jì)算方法，包括有限差分法、有限元法、特征線法、邊界元法等，利用商業(yè)軟件和自編程序計(jì)

4、算，得出結(jié)果，用實(shí)驗(yàn)方法加以驗(yàn)證。,流體力學(xué)的發(fā)展簡史,,,流體力學(xué)在中國大禹治水 4000多年前的大禹治水，說明我國古代已有大規(guī)模的治河工程。 (公元前256~210年) 秦代，在公元前256-前210年間便修建了都江堰、鄭國渠、靈渠三大水利工程，說明當(dāng)時(shí)對(duì)明槽水流和堰流流動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)水平。龍首渠（公元前156-前87） 西漢武帝時(shí)期，為引洛水灌溉農(nóng)田，在黃土高原上修建了龍首渠，創(chuàng)造性地采

5、用了井渠法，即用豎井溝通長十余里的穿山隧洞，有效地防止了黃土的塌方。,水利風(fēng)力機(jī)械 在古代，以水為動(dòng)力的簡單機(jī)械也有了長足的發(fā)展，例如用水輪提水，或通過簡單的機(jī)械傳動(dòng)去碾米、磨面等。東漢杜詩任南陽太守時(shí)（公元37年）曾創(chuàng)造水排（水力鼓風(fēng)機(jī)），利用水力，通過傳動(dòng)機(jī)械，使皮制鼓風(fēng)囊連續(xù)開合，將空氣送入冶金爐，較西歐約早了一千一百年。,流體力學(xué)在中國,真州船閘 北宋（960-1126）時(shí)期，在運(yùn)河上修建的真州船閘與十四世紀(jì)末

6、荷蘭的同類船閘相比，約早三百多年。潘季順　明朝的水利家潘季順（1521-1595）提出了“筑堤防溢，建壩減水，以堤束水，以水攻沙”和“借清刷黃”的治黃原則，并著有《兩河管見》、《兩河經(jīng)略》和《河防一攬》。流 量　清朝雍正年間，何夢(mèng)瑤在《算迪》一書中提出流量等于過水?dāng)嗝婷娣e乘以斷面平均流速的計(jì)算方法。,流體力學(xué)在中國,錢學(xué)森  　錢學(xué)森（1911－）浙江省杭州市人， 他在火箭、導(dǎo)彈、航天器的總體、動(dòng)力、制導(dǎo)、氣動(dòng)力、

7、結(jié)構(gòu)、材料、計(jì)算機(jī)、質(zhì)量控制和科技管理等領(lǐng)域的豐富知識(shí)，為中國火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。1957年獲中國科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，1979年獲美國加州理工學(xué)院杰出校友獎(jiǎng)，1985年獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。1989年獲小羅克維爾獎(jiǎng)?wù)潞褪澜缂?jí)科學(xué)與工程名人稱號(hào)，1991年被國務(wù)院、中央軍委授予“國家杰出貢獻(xiàn)科學(xué)家”榮譽(yù)稱號(hào)和一級(jí)英模獎(jiǎng)?wù)隆?流體力學(xué)在中國,周培源（ 1902－1993)。 1902年8月28日出

8、生，江蘇宜興人。理論學(xué)家、流體力學(xué)家主要從事物理學(xué)的基礎(chǔ)理論中難度最大的兩個(gè)方面即愛因斯坦廣義相對(duì)論引力論和流體力學(xué)中的湍流理論的研究與教學(xué)并取得出色成果。,吳仲華（Wu Zhonghua）在1952年發(fā)表的《在軸流式、 徑流式和混流式亞聲速和超聲速葉輪機(jī)械中的三元流普遍理論》和在1975年發(fā)表的《使用非正交曲線坐標(biāo)的葉輪機(jī)械三元流動(dòng)的基本方程及其解法》兩篇論文中所建立的葉輪機(jī)械三元流理論，至今仍是國內(nèi)外許多優(yōu)良葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算的主要

9、依據(jù)。,流體力學(xué)的西方史,阿基米德（Archimedes，公元前287－212）歐美諸國歷史上有記載的最早從事流體力學(xué)現(xiàn)象研究的是古希臘學(xué)者阿基米德在公元前250年發(fā)表學(xué)術(shù)論文《論浮體》，第一個(gè)闡明了相對(duì)密度的概念，發(fā)現(xiàn)了物體在流體中所受浮力的基本原理──阿基米德原理。,流體力學(xué)的西方史,列奧納德.達(dá).芬奇 （Leonardo.da.Vinci,1452－1519） 著名物理學(xué)家和藝術(shù)家 設(shè)計(jì)建造了一小型水渠，系統(tǒng)地研究

10、了物體的沉浮、孔口出流、物體的運(yùn)動(dòng)阻力以及管道、明渠中水流等問題。,斯蒂文（S.Stevin,1548-1620） 將用于研究固體平衡的凝結(jié)原理轉(zhuǎn)用到流體上。伽利略（Galileo,1564-1642） 在流體靜力學(xué)中應(yīng)用了虛位移原理，并首先提出，運(yùn)動(dòng)物體的阻力隨著流體介質(zhì)密度的增大和速度的提高而增大。托里析利（E.Torricelli,1608-1647） 論證了孔口出流的基本規(guī)律。,流體力學(xué)的西方史,帕斯

11、卡（B.Pascal,1623-1662） 提出了密閉流體能傳遞壓強(qiáng)的原理--帕斯卡原理。牛 頓 是英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。1642年12月25日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃 爾索普村，1727年3月20日在倫敦病逝。牛頓在科學(xué)上最卓越的貢獻(xiàn)是微積分和經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建。牛頓的成就，恩格斯在《英國狀況十八世紀(jì)》中概括得最為完整："牛頓由于發(fā)明了萬有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)

12、的天文學(xué)，由于進(jìn)行了光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于創(chuàng)立了二項(xiàng)式定理和無限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué)，由于認(rèn)識(shí)了力的本性而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)"。,伯努利（D.Bernoulli，1700－1782）瑞士科學(xué)家 在1738年出版的名著《流體動(dòng)力學(xué)》中，建立了流體位勢(shì)能、壓強(qiáng)勢(shì)能和動(dòng)能之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系──伯努利方程。在此歷史階段，諸學(xué)者的工作奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)，促進(jìn)了流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。,流體力學(xué)的西方史,流體

13、力學(xué)的西方史,歐 拉（L.Euler，1707－1783） 是經(jīng)典流體力學(xué)的奠基人，1755年發(fā)表《流體運(yùn)動(dòng)的一般原理》，提出了流體的連續(xù)介質(zhì)模型，建立了連續(xù)性微分方程和理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程，給出了不可壓縮理想流體運(yùn)動(dòng)的一般解析方法。他提出了研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種不同方法及速度勢(shì)的概念，并論證了速度勢(shì)應(yīng)當(dāng)滿足的運(yùn)動(dòng)條件和方程。,流體力學(xué)的西方史,達(dá)朗伯（J.le R.d‘Alembert,1717－1783）

14、 1744年提出了達(dá)朗伯疑題（又稱達(dá)朗伯佯謬），即在理想流體中運(yùn)動(dòng)的物體既沒有升力也沒有阻力。從反面說明了理想流體假定的局限性。,拉格朗日（J.-L.Lagrange,1736－1813） 提出了新的流體動(dòng)力學(xué)微分方程，使流體動(dòng)力學(xué)的解析方法有了進(jìn)一步發(fā)展。嚴(yán)格地論證了速度勢(shì)的存在，并提出了流函數(shù)的概念，為應(yīng)用復(fù)變函數(shù)去解析流體定常的和非定常的平面無旋運(yùn)動(dòng)開辟了道路。,流體力學(xué)的西方史,弗勞德（W.Froude，1810-18

15、79）對(duì)船舶阻力和搖擺的研究頗有貢獻(xiàn)，他提出了船模試驗(yàn)的相似準(zhǔn)則數(shù)--弗勞德數(shù)，建立了現(xiàn)代船模試驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)?！『ツ坊羝潱℉.von Helmholtz,1821-1894）和基爾霍夫（G.R.Kirchhoff,1824-1887）對(duì)旋渦運(yùn)動(dòng)和分離流動(dòng)進(jìn)行了大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，提出了表征旋渦基本性質(zhì)的旋渦定理、帶射流的物體繞流阻力等學(xué)術(shù)成就。,流體力學(xué)的西方史,納維（C.-L.-M.-H.Navier）首先提出了不可壓縮粘性

16、流體的運(yùn)動(dòng)微分方程組。斯托克斯（G.G.Stokes）嚴(yán)格地導(dǎo)出了這些方程，并把流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分解為平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、均勻膨脹或壓縮及由剪切所引起的變形運(yùn)動(dòng)。后來引用時(shí)，便統(tǒng)稱該方程為納維-斯托克斯方程。,納維（L.Navier，1785－1836，法國）,斯托克斯（G.Stokes，1819－1903，英國））,流體力學(xué)的西方史,謝 才（A.de Chézy法國 ）在1755年便總結(jié)出明渠均勻流公式--謝才公式，一直沿用至今。

17、雷 諾（O.Reynolds，1842-1912）1883年用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)──層流和紊流的客觀存在，找到了實(shí)驗(yàn)研究粘性流體流動(dòng)規(guī)律的相似準(zhǔn)則數(shù)──雷諾數(shù)，以及判別層流和紊流的臨界雷諾數(shù)，為流動(dòng)阻力的研究奠定了基礎(chǔ)。,流體力學(xué)的西方史,瑞 利（L.J.W.Reyleigh，1842-1919英國）在相似原理的基礎(chǔ)上，提出了實(shí)驗(yàn)研究的量綱分析法中的一種方法--瑞利法。庫 塔（M.W.Kutta，1867－19

18、44）1902年就曾提出過繞流物體上的升力理論，但沒有在通行的刊物上發(fā)表。儒科夫斯基（Н.Е.Жуковский,1847－1921）從1906年起，發(fā)表了《論依附渦流》等論文，找到了翼型升力和繞翼型的環(huán)流之間的關(guān)系，建立了二維升力理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。他還研究過螺旋槳的渦流理論以及低速翼型和螺旋槳槳葉剖面等。他的研究成果，對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)研究都有重要貢獻(xiàn)，為近代高效能飛機(jī)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。,流體力學(xué)的西方史,普朗特（L.Prand

19、tl，1875－1953） 建立了邊界層理論，解釋了阻力產(chǎn)生的機(jī)制。以后又針對(duì)航空技術(shù)和其他工程技術(shù)中出現(xiàn)的紊流邊界層，提出混合長度理論。1918-1919年間，論述了大展弦比的有限翼展機(jī)翼理論，對(duì)現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。 卡 門（T.von Kármán，1881-1963）在1911-1912年連續(xù)發(fā)表的論文中，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卡門

20、渦街。在1930年的論文中，提出了計(jì)算紊流粗糙管阻力系數(shù)的理論公式。嗣后，在紊流邊界層理論、超聲速空氣動(dòng)力學(xué)、火箭及噴氣技術(shù)等方面都有不少貢獻(xiàn),流體力學(xué)的西方史,布拉休斯（H.Blasius）在1913年發(fā)表的論文中，提出了計(jì)算紊流光滑管阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式?！〔饾h（E.Buckingham）在1914年發(fā)表的《在物理的相似系統(tǒng)中量綱方程應(yīng)用的說明》論文中，提出了著名的π定理，進(jìn)一步完善了量綱分析法。尼古拉茲（J.Nikurad

21、ze）在1933年發(fā)表的論文中，公布了他對(duì)砂粒粗糙管內(nèi)水流阻力系數(shù)的實(shí)測(cè)結(jié)果--尼古拉茲曲線，據(jù)此他還給紊流光滑管和紊流粗糙管的理論公式選定了應(yīng)有的系數(shù)。,流體力學(xué)的西方史,科勒布茹克（C.F.Colebrook）在1939年發(fā)表的論文中，提出了把紊流光滑管區(qū)和紊流粗糙管區(qū)聯(lián)系在一起的過渡區(qū)阻力系數(shù)計(jì)算公式。莫迪（L.F.Moody）在1944年發(fā)表的論文中，給出了他繪制的實(shí)用管道的當(dāng)量糙粒阻力系數(shù)圖--莫迪圖。至此，有壓管流的水

22、力計(jì)算已漸趨成熟。,流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用,航空航天航海,船舶運(yùn)動(dòng),地效翼艇 （WIG）,浮標(biāo),海洋平臺(tái),潛器,流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用,能源動(dòng)力,發(fā)動(dòng)機(jī)四沖程,Wind Turbine,能源動(dòng)力,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī),蒸汽機(jī)車,建筑與環(huán)境,,楊浦大橋,節(jié)能型建筑,氣象科學(xué),氣象云圖,龍卷風(fēng),環(huán)境控制,污水凈化設(shè)備模型,電廠冷卻塔,生物仿生學(xué),信天翁滑翔,應(yīng)用廣泛已派生出很多新的分支:電磁流體力學(xué)、生物流體力學(xué)化學(xué)流體力學(xué)、地球流體力學(xué)高溫

23、氣體動(dòng)力學(xué)、非牛頓流體力學(xué)爆炸力學(xué)、流變學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)等,流體 能夠流動(dòng)的物質(zhì)叫流體 在任何微小的剪切力的作用下都能夠發(fā)生連續(xù)變形 的物質(zhì)稱為流體。包括－－－氣體、液體,氣體無一定形狀和體積。,,第三節(jié) 流體的定義及特征,,就易變形性而言，液體與氣體屬于同類。,流體的易變形性在受到剪切力持續(xù)作用時(shí)，固體的變形一般是微小的(如金屬)或有限的(如塑料)，但流體卻能產(chǎn)生很

24、大的甚至無限大(只作用時(shí)間無限長)的變形；,當(dāng)剪切力停止作用后，固體變形能恢復(fù)或部分恢復(fù)，流體則不作任何恢復(fù)。,第三節(jié) 流體的定義及特征,固體內(nèi)的切應(yīng)力由剪切變形量(位移)決定，而流體內(nèi) 的切應(yīng)力與變形量無關(guān)，由變形速度(切變率)決定。,任意改變均質(zhì)流體微元排列次序，不影響它的 宏觀物理性質(zhì)；任意改變固體微元的排列無疑 將它徹底破壞。,第三節(jié) 流體的定義及特征,固體表面之間的摩擦是滑動(dòng)摩擦，摩擦力與

25、固體表面狀況有關(guān)；流體與固體表面可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的接觸，達(dá)到表面不滑移。,第四節(jié) 流體連續(xù)介質(zhì)模型,連續(xù)介質(zhì)模型 將流體作為由無窮多稠密、沒有間隙的流體質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的連續(xù)介質(zhì)，這就是1755年歐拉提出的“連續(xù)介質(zhì)模型”。,在連續(xù)性假設(shè)之下，表征流體狀態(tài)的宏觀物理量如速度、壓強(qiáng)、密度、溫度等在空間和時(shí)間上都是連續(xù)分布的，都 可以作為空間和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。 流體質(zhì)點(diǎn)： 包含有足夠多流體分子的微團(tuán)，在宏觀上流體 微團(tuán)的尺

26、 度和流動(dòng)所涉及的物體的特征長度相比充分的小，小到在數(shù)學(xué)上可以作為一個(gè)點(diǎn)來處理。而在微觀上，微團(tuán)的尺度和分子的平均自由行程相比又要足夠大。,第五節(jié) 流體的密度 相對(duì)密度 比容,,,,,,,,,,,,密度 ： ( ) 均質(zhì)流體比容 密度的倒數(shù)相對(duì)密度式中

27、 ──流體的密度（kg/m ）； ──4℃時(shí)水的密度（kg/m ）。,密度 單位體內(nèi)流體所具有的質(zhì)量，表征流體在空間的密集程度,,,,,第六節(jié) 流體的壓縮性和膨脹性,流體的壓縮性 在一定的溫度下，單位壓強(qiáng)增量引起的體積變化率定義為流體的壓縮性系數(shù)，其值越大，流體越容易壓縮，反之，不容易壓縮。 定義式： 體積彈性模量 其值越大，流體越不容易壓縮，反之，就

28、容易壓縮。 一定溫度下水的體積彈性模量示于教材表1－3,,,,第六節(jié) 流體的壓縮性和膨脹性,流體的膨脹性 當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí)，流體溫度變化體積改變的性質(zhì)稱為流體的膨脹性，膨脹性的大小用溫度膨脹系數(shù)來表示。 膨脹性系數(shù) 式中 或 為溫度增量； 為相應(yīng)的體積變化率。由于溫度升高體積膨脹，故二者同號(hào)。 的單位為1/K或1/℃。 水在不同溫度下的膨脹系數(shù)如表1－4所示。

29、,,,,,可壓縮流體和不可壓縮流體 氣體和液體都是可壓縮的，通常將氣體時(shí)為可壓縮流體，液體視為不可壓縮流體。水下爆炸：水也要時(shí)為可壓縮流體；當(dāng)氣體流速比較低時(shí)也可以視為不可壓縮流體。,流體的粘性 流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)程為流體的黏性。流體內(nèi)摩擦的概念最早由牛頓（I.Newton,1687，）提出。由庫侖（C．A．Coulomb,1784，）用實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。,第七節(jié) 流體的粘性,庫侖把一塊薄圓板用細(xì)金屬絲平吊在液體中，

30、將圓板繞中心轉(zhuǎn)過一角度后放開，靠金屬絲的扭轉(zhuǎn)作用，圓板開始往返擺動(dòng)，由于液體的粘性作用，圓板擺動(dòng)幅度逐漸衰減，直至靜止。庫侖分別測(cè)量了普通板、涂臘板和細(xì)沙板，三種圓板的衰減時(shí)間。,,三種圓板的衰減時(shí)間均相等。庫侖得出結(jié)論:衰減的原因，不是圓板與液體之間的相互摩擦 ，而是液體內(nèi)部的摩擦 。,,,牛頓內(nèi)摩擦定律,,牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中假設(shè)：“流體兩部分由于缺乏潤滑而引起的阻力速度梯度成正比”。,上式稱為牛頓粘性定律，它表明：

31、 ⑴粘性切應(yīng)力與速度梯度成正比； ⑵粘性切應(yīng)力與角變形速率成正比； ⑶比例系數(shù)稱動(dòng)力粘度，簡稱粘度。,? 牛頓粘性定律已獲 得大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)。,與固體的虎克定律作對(duì)比：,,,,粘性切應(yīng)力由相鄰兩層流體之間的速度梯度決定,而 不是由速度決定 .,粘性切應(yīng)力由流體元的角變形速率決定，而不是由變形量決定.,牛頓粘性定律指出：,,流體粘性只能影響流動(dòng)的快慢，卻不能停止流動(dòng)。,牛頓內(nèi)摩擦定律,粘 度,μ的全稱為動(dòng)力粘度,根

32、據(jù)牛頓粘性定律可得.,粘度的單位在SI制中是帕秒（Pa·s),,,工程中常常用到運(yùn)動(dòng)年度用下式表示 單位:(m2/s),一般僅隨溫度變化，液體溫度升高粘度增大，氣體溫度升高粘度減小。,,流體粘性成因,流體內(nèi)摩擦是兩層流體間分子內(nèi)聚力和分子動(dòng)量交換的宏觀表現(xiàn)。,當(dāng)兩層液體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩層液體分子的平均距離加大，吸引力隨之增大，這就是分子內(nèi)聚力。,,流體粘性的成因,氣體分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍大，流層之間的分子交換頻繁。,兩層之間的

33、分子動(dòng)量交換表現(xiàn)為力的作用，稱為表觀切應(yīng)力。氣體內(nèi)摩擦力即以表觀切應(yīng)力為主。,一般認(rèn)為：液體粘性主要取決于分子間的引力， 氣體的黏性主要取決于分子的熱運(yùn)動(dòng)。,,,,壁面不滑移假設(shè),由于流體的易變形性，流體與固壁可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的粘附作用。通過分子內(nèi)聚力使粘附在固壁上的流體質(zhì)點(diǎn)與固壁一起運(yùn)動(dòng)。,壁面無滑移,? 庫侖實(shí)驗(yàn)間接地驗(yàn)證了壁面不滑移假設(shè)；? 壁面不滑移假設(shè)已獲得大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，被稱為 壁面不滑移條件

34、。,,常溫常壓下水的粘度是空氣的55.4倍,,常溫常壓下空氣的運(yùn)動(dòng)粘度是水的15倍,,粘性流體和理想流體,實(shí)際流體（粘性流體） 實(shí)際中的流體都具有粘性，因?yàn)槎际怯煞肿咏M成，都存在分子間的引力和分子的熱運(yùn)動(dòng)，故都具有粘性，所以，粘性流體也稱實(shí)際流體。理想流體 假想沒有黏性的流體。 具有實(shí)際意義： 由于實(shí)際流體存在粘性使問題的研究和分析非常復(fù)雜，甚至難以進(jìn)行，為簡化起見，引入理想

35、流體的概念。 一些情況下基本上符合粘性不大的實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可用來描述實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如空氣繞流圓柱體時(shí)，邊界層以外的勢(shì)流就可以用理想流體的理論進(jìn)行描述。 還由于一些粘性流體力學(xué)的問題往往是根據(jù)理想流體力學(xué)的理論進(jìn)行分析和研究的。再者，在有些問題中流體的粘性顯示不出來，如均勻流動(dòng)、流體靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)實(shí)際流體可以看成理想流體。所以建立理想流體模型具有非常重要的實(shí)際意義。,,,,,,,,牛

36、頓流體和非牛頓流體,,,,,,,,,,,,,牛頓流體: 剪應(yīng)力和變形速率滿足線性關(guān)系。圖中A所示。 非牛頓流體：剪切應(yīng)力和變形速率之間不滿足線性關(guān)系的流體。 圖中B、C、D均屬非牛頓流體。,,習(xí) 題,習(xí)題1－3如圖所示，轉(zhuǎn)軸直徑=0.36m，軸承長度=1m，軸與軸承之間的縫隙＝0.2mm，其中充滿動(dòng)力粘度＝0.72 Pa.s的油，如果軸的轉(zhuǎn)速200rpm，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。,解：油層與軸承接觸面上的

37、速度為零，與軸接觸面上的速度等于軸面上 的線速度：,,設(shè)油層在縫隙內(nèi)的速度分布為直線分布，即 則軸表面上總的切向力 為：,,克服摩擦所消耗的功率為：,,第九節(jié) 作用在流體上的力,表面力：外界通過接觸傳遞的力，用應(yīng)力來表示。,,,理想（靜止）流體中一點(diǎn)處的應(yīng)力 理想（靜止）流體中沒有切應(yīng)力 ，只承受壓力 ，不能承受拉力。表面力只有法向壓應(yīng)力p,質(zhì)量力（體積力）：質(zhì)量力是某種力場(chǎng)作用在全