【正文】 流體靜力學(xué) Hydrostatics 流體力學(xué)的一個(gè)分支，研究靜止流體(液體或氣體 )的壓力、密度、溫度分布以及流體對器壁或物體的 作用力。 水靜力學(xué) Hydrostatics 流體力學(xué)的一個(gè)分支，研究水的壓力、密度、溫度分布以及流體對器壁或物體的 作用力 。 水 =就是流體 ；流體 =就是水 （ 1）建立流體物理特性 （ 2）靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用 （ 3）連續(xù)性方程、柏努力方程的物理意義、適用條件、應(yīng)用柏努力方程解題的要點(diǎn)和注意事項(xiàng)。 應(yīng)重點(diǎn)了解 /掌握的內(nèi)容 （ a）邊界層的基本概念（邊界層的形成和發(fā)展，邊界層分離） （ b）牛頓型流體和非牛頓型流體 兩種流型（層流和湍流）的本質(zhì)區(qū)別，處理兩種流型的工程方法（解析法和實(shí)驗(yàn)研究方法） （ c）流量測量 （ d）管路計(jì)算 (管路系統(tǒng)總能量損失方程 ) 4 流體性質(zhì) 流體為什么會流動(dòng)： 我們需要了解和掌握水流體的特征，讓流體在我們設(shè)計(jì)的花灑水出口，按照我們的意愿，讓水隨心所欲地流動(dòng) +++ 用理論指導(dǎo)設(shè)計(jì) 弱化 TRY amp。 ERROR 方式 位元體左右力的不平衡，壓力差 5 流體的特征： 易流動(dòng) ， 抗剪 和 抗張 的能力 很小 ； 無固定形狀 ，隨容器的形狀而變化；在外力的作用下其 內(nèi)部發(fā)生相對運(yùn)動(dòng) 。 宏觀上足夠小，以致于可以將其看成一個(gè)幾何上沒有維度的點(diǎn)； 同時(shí)微觀上足夠大，它里面包含著許許多多的分子，其行為已經(jīng)表現(xiàn)出大量分子的統(tǒng)計(jì)學(xué)性質(zhì)。 u 流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)） 把流體視為由無數(shù)個(gè) 流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)） 所組成，這些流體微團(tuán)緊密接觸，彼此沒有間隙。這就是連續(xù)介質(zhì)模型 6 流體 ：液體（水）和氣體統(tǒng)稱為流體。 在研究流體流動(dòng)時(shí)，通常將流體視為由無數(shù)分子集團(tuán)所組成的連續(xù)介質(zhì)，每個(gè)分子集團(tuán)稱為 質(zhì)點(diǎn) 。 流體具有許多獨(dú)特的特性?？蓮V為利用！ “流體” “液體” “水”概念上通用！！ ? 流體的物理性質(zhì) 物理性質(zhì)主要包括流動(dòng)性、壓縮性、粘性、表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象。 ? 流動(dòng)性 流體在微小剪切力作用下具有連續(xù)變形的性質(zhì)，只要這種力繼續(xù)作用，流體就會繼續(xù)變形，直至外力停止時(shí)為止。固體則不同，當(dāng)固體受到剪切力作用時(shí)，也產(chǎn)生相應(yīng)的變形，但只要外力保持不變，固體的變形也就不再進(jìn)一步變化。流體的易流動(dòng)性決定了它的形狀隨容納它的容器而變化。 ? 壓縮性 流體受壓后體積會縮小的性質(zhì)。每增加單位壓力時(shí)，單位體積流體所引起的體積減小，稱為壓縮系數(shù)，壓縮系數(shù)，式中 ρ為密度； V為體積；ｐ為壓力。壓縮系數(shù)的倒數(shù)是體積模量。 κ=0時(shí)的流體稱為不可壓縮流體，它是一種理想的簡化模型。 ? 水可近似地認(rèn)為是不可壓縮流體。 ? 粘性 流體抵抗連續(xù)變形的性質(zhì)。當(dāng)相鄰兩層流體之間有相對滑移時(shí)，層間會產(chǎn)生剪應(yīng)力 (內(nèi)摩擦力 )，以抵抗這種相對滑移。粘性使流體粘附在它所接觸的固體表面。粘性引起機(jī)械能的耗散。流體的剪應(yīng)力與變形速率的比值稱為動(dòng)力粘度或粘度。粘度為零的流體稱為無粘性流體，它也是一種理想的簡化模型。液體的粘度隨溫度的升高而減小，氣體的粘度隨溫度的升高而增大。剪應(yīng)力與變形速率成正比的流體稱為牛頓流體，不符合此規(guī)律的流體稱為非牛頓流體。氣體和分子結(jié)構(gòu)簡單的液體都是牛頓流體。高分子溶液、原油、潤滑脂和煤泥漿等都是非牛頓流體。 ? 表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象 表面張力是液體本身作用在液面上的使其表面積盡量縮小的力，它是由液面分子間的吸引力引起的。液體的表面張力隨溫度的升高而降低。毛細(xì)管插入液體時(shí)，毛細(xì)管內(nèi)的液面會升高或降低，這種現(xiàn)象叫作毛細(xì)現(xiàn)象。它是由液體與固體壁面接觸時(shí)，液體的內(nèi)聚力和液體與固體壁面的附著力不同而引起的。液體浸潤固體壁時(shí)，液面沿毛細(xì)管上升成凹面。若液體不浸潤固壁，液面下降成凸形。 9 流體的特征之一是具有 流動(dòng)性 。 （ 1）水充滿整個(gè)空間 — 流量連續(xù)方程 花灑出水有在跳、脈動(dòng)。 是因?yàn)樗诹鲃?dòng)管路中的不連續(xù)? ？ 什么原因？流動(dòng)分離？空腔？排除原因，解決問題！ 10 11 水流自上而下像一張水簾一樣垂到水池中，非常唯美 13 流體的特征是具有 流動(dòng)性 。 流體在流動(dòng)過程中具有一定的規(guī)律性，這些規(guī)律對花灑設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用： （ 2）水和固體邊界互不滲透 14 （ 3）水有表面張力 15 流體的特征是具有 流動(dòng)性 。 （ 3）水有表面張力 小尺度下水滴，表面張力起主要作用 16 太空水滴呈現(xiàn)完美球形像有彈力皮膚 內(nèi)部壓強(qiáng)為 0 表面張力 促使液體表面收縮的力叫做表面張力。即液體表面相鄰兩部分之間，單位長度內(nèi)互相牽引的力。 在水內(nèi)部的一個(gè)水分子受到周圍水分子的作用力的合力為 0，但在表面的一個(gè)水分子卻不如此。 因上層空間氣相分子對它的吸引力小于內(nèi)部液相分子對它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內(nèi)部，結(jié)果導(dǎo)致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢，這種收縮力稱為表面張力。 將水分散成霧滴，即擴(kuò)大其表面，有許多內(nèi)部水分子移到表面，就必須克服這種力對體系做功 —— 表面功。 顯然這樣的分散體系便儲存著較多的表面能(surface energy)。 表面張力系數(shù) 定義 :如液面被長度為 L的直線分成兩部分，這兩部分之間的相互拉力 F是垂直于直線 L，并與表面相切。 比例系數(shù) σ就是液體的表面張力系數(shù)，它表示液體表面相鄰兩部分間單位長度的相互牽引力。 18 表面張力系數(shù)的測量 可以使用環(huán)、片、張力表或毛細(xì)現(xiàn)象可以測量表面張力。 可以對懸著的液滴進(jìn)行光學(xué)分析和測量來確定液體的表面張力系數(shù)。 一些測量方法： ：簡單，將毛細(xì)管插入液體中即可測量，雖然精確度可能不高。 ：這是測量表面張力的經(jīng)典方法，它甚至可以在很難浸濕的情況下被使用。用一個(gè)初始浸在液體的環(huán)從液體中拉出一個(gè)液體膜（類似肥皂泡），同時(shí)測量提高環(huán)的高度時(shí)所需要施加的力。 ：這是一種萬能的測量方法，尤其適用于長時(shí)間測量表面張力。測量的量是一塊垂直于液面的平板在浸濕過程中所受的力。 ：用來確定界面張力，尤其適應(yīng)于張力低的或非常低的范圍內(nèi)。測量的值是一個(gè)處于比較密集的物態(tài)狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)的液滴的直徑。 ：適用于界面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進(jìn)行測量。測量液滴的幾何形狀。 ：非常適用于測量表面張力隨時(shí)間的變化。測量氣泡最高的壓力。 ：非常適用于動(dòng)態(tài)地測量界面張力。測量的值是一定體積的液體分成的液滴數(shù)量。 20 21 （ 4）水的附壁性 22 （ 4）水的附壁性 Coanda Effect 康達(dá)效應(yīng) ? 亦稱 boundary layer attachment 邊界層吸附效應(yīng)、附壁作用、射流效應(yīng) ? 流體（水流或氣流）有離開本來的流動(dòng)方向，改為隨著凸出的物體表面流動(dòng)的傾向 (萬有引力？ )。 ? 當(dāng)流體與它流過的物體表面之間存在表面摩擦?xí)r，流體的流速會減慢。 ? 只要物體表面的曲率不是太大，依據(jù)流體力學(xué)中的伯努利原理，流速的減緩會導(dǎo)致流體被吸附在物體表面上流動(dòng)。 ? 亨利 ?康達(dá) 羅馬尼亞發(fā)明家 （ 4）水的附壁性 coanda 別 隆 采 圓 盤 ? 納粹德國很早就開始了對 UFO的研究，并從飛碟中受到啟發(fā)并仿造。 ? 早在 1940年末，德國就成立了一個(gè)名為“爆破手研究室 13”的秘密機(jī)構(gòu)，其任務(wù)是專門研究秘密飛行器。 ? 別隆采圓盤采用了奧地利發(fā)明家維克托 舒柏格研制的“無煙無焰發(fā)動(dòng)機(jī)”，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是“爆炸”，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只需要水和空氣。 ? 在周圍共裝置了 12臺這種發(fā)動(dòng)機(jī)。 ? 它噴出的氣流給飛行器提供了巨大的反作用力，且用來冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。 ? 由于發(fā)動(dòng)機(jī)不斷大量地吸入空氣，因此在飛行器上空造成了真空區(qū)，從而為飛行器提供了巨大的升力。 ?1940年，德國工程師施里維爾制造出第一