工程流體力學(xué)-wenkub
2023-03-18 17:17:06 本頁(yè)面
【正文】 ρ ? 0 δV′ δV ? δV→δV′δV/δm→ ρ ， 體現(xiàn)穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)平均特性 。 因此 ， 從微觀角度看 ， 流體及其物理量在空間不連續(xù)分布 。 ? 目前： ? 計(jì)算流體力學(xué)、生物流體力學(xué)、兩相流體力學(xué)等。 ? 當(dāng)液體和氣體接觸時(shí) ， 兩者之間形成交界面 ， 稱為液體的自由表面 。 ? 液體的密度大于氣體 。 ? 氣體的密度大大小于液體 。這也稱為流體的易流動(dòng)性 。 ?167。 ?167。 總之，工程流體力學(xué)這門課非常重要，流體力學(xué)的知識(shí)今后會(huì)經(jīng)常用到。 這些知識(shí)都是生產(chǎn)實(shí)踐中非常需要的 。所有后續(xù)的專業(yè)課程，都是這三門課程的綜合和實(shí)際的應(yīng)用。學(xué)好這三門課程，對(duì)熱能工程專業(yè)學(xué)生，尤為重要。 將會(huì)在后續(xù)課程中經(jīng)常用到 。大家一定要化力氣扎扎實(shí)實(shí)地學(xué)好工程流體力學(xué)。 ?167。 ?167。 ? 而固體受到剪切力作用 ， 僅產(chǎn)生一定程度的變形 ， 且作用力保持不變 ， 固體的變形就不再變化 。 氣體分子間的距離與分子直徑相比很大 ， 故分子間的吸引力很小 。 液體分子間的距離較小 ， 分子間的吸引力較大 ， 故它不能象氣體分子那樣自由運(yùn)動(dòng) ，只能在周圍分子作用下作無規(guī)則的振動(dòng)和在分子間的移動(dòng) 。 ?167。 ?167。 ?二 、 流體力學(xué)研究的對(duì)象 ? 流體力學(xué)研究大量分子組成的流體的宏觀運(yùn)動(dòng) ， 即大量分子的統(tǒng)計(jì)平均特性 ， 而不是微觀的分子運(yùn)動(dòng) 。 δVδV′ δV/δm不確定 ， 出現(xiàn)隨機(jī)波動(dòng) ， 反映分子的個(gè)性 。 ?四 、 流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè) (模型 ) ? 流體是由無數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)介質(zhì) 。 ? 有了連續(xù)介質(zhì)模型 ， 我們可認(rèn)為流體及其物理量是空間和時(shí)間的單值連續(xù)可微函數(shù) ， 因此 ， 可利用微分方程等數(shù)學(xué)工具去研究流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律了 。 而另一方面 ， Vmin/δV′=106， 也完全能體現(xiàn)出流體質(zhì)點(diǎn)的變化 . ? 但在某些情況下流體連續(xù)介質(zhì)的模型不再適用 。 ?167。 ? 但從微觀角度 ， δV′內(nèi)又必須包含足夠多的分子 ， 從而不失去將流體作為連續(xù)介質(zhì)處理的基礎(chǔ) 。 C時(shí)水的密度之比值 ,用 S表示 ， 有： ? 式中 ρ —— 流體的密度 ， kg/m3 ? ρw—— 4176。 ? 上式表明 ， 對(duì)于同樣的壓力增量 ， βp大的流體 ， 體積變化率大 ， 較易壓縮； βp值小的流體 ，體積變化率小 ， 較難壓縮 。 V ???PVPpK ???1 ?二 、 流體的膨脹性 ? 流體膨脹性用單位溫升所引起的體積變化率表示 。 βT的單位是 1/K或 1/176。 ? 例 :水的體積模量 Kp= 109N/m2， 當(dāng)水壓增加一個(gè)大氣壓 ， 即 δp= 105N/m2,體積變化 δV/V~,即體積僅縮小萬分之零點(diǎn)五 ， 其它液體的體積模量也都很大 。 但是 ,在水擊 、 水下爆炸等問題中 ,還要將水當(dāng)作可壓縮流體來處理 。 對(duì)于這樣的問題 ， 可認(rèn)為流體是不可壓縮流體 。 ?167。S/m2 hAU ??F ? 二 、 牛頓內(nèi)摩擦定律 ? 一般情況下 ， 流體流動(dòng) ? 的速度并不按直線變化 ， 如 ? 上圖 。 ? 將動(dòng)力粘度除以流體的密度 ， 稱為流體的運(yùn)動(dòng)粘度 ， 用 ?表示 ， 即 ? 單位為 m2/s。 溫度上升 ， 分子間的空隙增大 ， 吸引力減小 ， 液體的粘度降低 。 但是 ， 在高壓下 ，氣體和液體的粘度均將隨著壓力的升高而增大 。 ? １ ． 管流法 ：測(cè)出流過管道的壓降 ， 計(jì)算出粘度 ? ２ ． 落球法 ：用測(cè)量小球在試驗(yàn)液體中自由沉降速度的方法計(jì)算粘度 ? ３ ． 旋轉(zhuǎn)法 ：兩同心圓筒 ， 一圓筒固定 ， 一圓筒旋轉(zhuǎn) ， 測(cè)出所需力矩 ， 計(jì)算粘度 。此時(shí)切向應(yīng)力 τ與法向速度梯度 du/dy之間的關(guān)系可表示為： ? μ為非牛頓流體的粘度，它不等于常數(shù)，是速度梯度du/dy的函數(shù)，Ｋ為常數(shù)。 ? （ 即 η=μ,K=τ0 ） 牙膏的變形就屬于這種性質(zhì) 。 非牛頓流體是流變學(xué)的研究對(duì)象 。 那么 ， 在哪些情況下實(shí)際流體的粘性作用反映不出呢 ？ ? 由牛頓內(nèi)摩擦定律： 可見 ， 同樣的流體 , 速度梯度大的 ， 切向應(yīng)力大；速度梯度小的 ， 切向應(yīng)力小 ， 沒有速度梯度 ， 切向應(yīng)力為零 ， 流體的粘性作用反映不出 。 當(dāng)液體與氣體、固體有交界面時(shí)，即當(dāng)出現(xiàn)液體的自由表面時(shí)，液體的表面性質(zhì)必須考慮
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