工程流體力學1-wenkub
2023-03-18 16:52:27 本頁面
【正文】 流體力學的研究方法及其應用 流體力學研究流體這樣一個連續(xù)介質的宏觀運動規(guī)律以及它與其它運動形態(tài)之間的相互作用，其研究方法有理論研究、數值計算和實驗三種，三種方法取長補短，相互促進，彼此影響，從而促使流體力學得到飛速的發(fā)展。 在流體力學中，把流體質點作為最小的研究對象，每個質點都含有大量的分子，故分子隨機出入該微小體積不會影響宏觀特性，能保持宏觀力學特性。 例如：在標準狀態(tài)下， 1μm 3任何氣體含有個分子 10 7。 3).切應力在靜止固體內依然存在。液體的壓縮性很小，氣體和液體的主要區(qū)別就是它們的可壓縮程度的不同。 固體由于其分子間距離很小，內聚力很大，所以它能保持固定的形狀和體積，能承受一定數量的拉力、壓力和剪切力。工程流體力學 主講 : 馮 進長江大學機械工程學院 緒 論一、流體力學的研究對象 流體力學以流體為對象，研究流體靜止和運動的基本規(guī)律以及流體與固體的相互作用的一門科學，是力學的一個分支。 而流體則不同，由于其分子間距離較大，內聚力很小，它幾乎不能承受拉力和抵抗拉伸變形；在微小剪切力作用下，流體很容易發(fā)生變形或流動，所以流體不能保持固定的形狀。 因此，流體具有如下特點： 1).沒有固定形狀； 2).無論有怎樣小的切應力，流體將持續(xù)發(fā)生切應變，即易流動性； 3).靜止流體內不存在切應力。 三、連續(xù)介質模型 流體是由大量分子組成，分子之間有間隙，每個分子都在不斷地作不規(guī)則的熱運動。 液體分子間距比氣體小， 1μm 3液體體積中有 10 10液體分子個。因此，有理由認為流體是連續(xù)介質。 理論研究一般說來包括下列幾個主要步驟： 1).通過實驗和觀察，對流體的物理性質及運動的特性進行分析研究，根據不同問題分析哪些是主要因素，哪些是次要因素，然后抓住主要因素，忽略次要因素，對流體及其運動進行簡化和近似，設計出合理的理論模型。 理論研究的特點在于科學的抽象，從而能夠利用數學方法求出理論結果，清晰地揭示出物質運動的內在規(guī)律。 流體流動的數值模擬能夠解決理論研究中無法解決的復雜流動問題。 在實驗研究在流體力學中有著廣泛的應用，它的主要特點是它能在所研究問題完全相同或大體相同的條件下進行觀察，其結果一般說來是可靠的。理論則能指導實驗和計算，可以把部分實驗結果推廣到一整類沒有做的實驗現(xiàn)象中，計算可以彌補理論和實驗的不足。五、本課程的性質、目的與和任務 本課程是機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課。1 流體及其主要物理性質 在研究流體力學規(guī)律之前，首先應了解流體的主要物理性質，流體的主要物理性質有易流動性，粘性，壓縮性，表面張力等。 167。 表面力連續(xù)作用于液體的表面，表面力又可分解成垂直和平行于作用面的壓力和切力。 設流體平面Ａ上作用著連續(xù)分布的壓力，在Ａ上任取一微小面積 ΔA，其上壓力的合力為 ΔP，則某點壓強的定義為： 2).切應力 單位面積上的切力稱為切應力。 流體的壓縮性與膨脹性 流體的體積因壓強的變化而改變，稱為壓縮性。若等溫過程，氣態(tài)方 ， ，故 ： 在標準大氣壓下，對 200C的空氣， E=101325（N/m2)。 167。對牛頓流體，粘性應力與切應變率成正比?？疾槲F流體 ABCD，它在某時刻具有矩形形狀，邊長為 δx和 δy。與此相應，微元體與 Y方向垂直的兩個面 上出現(xiàn)粘性切應力，對牛頓流體，有： 表示粘滯性大小的物理量，用動力粘度 μ表示，單位為牛頓 ν 的單位為 m2/s，它是運動量綱，故稱運動粘度。實際流體由于有粘性，使得流體運動變得十分復雜，為了便于進行理論分析，引進了理想流體的概念，理想流體即為無粘性流體。 表面張力和毛細現(xiàn)象 自由液面的液體呈現(xiàn)出收縮的趨勢，表明存在相互作用的拉力，使其自由液面總是處于張緊狀態(tài)，這種拉力具有表面張
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