大學(xué)物理流體力學(xué)(編輯修改稿)
2024-07-16 12:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 B ? A ? C h1 h2 h3 ? D 應(yīng)用 4：噴霧器原理 噴口處的截面小，流速大，該處壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，其吸入外界氣體和下面的水，混合成霧狀噴出。 討論：五個(gè)日?，F(xiàn)象 （ 1）水流隨位置的下降而變細(xì) ? A ? B h ????????????BABBAABABASSvSvSvvvghv 222121???（ 2）兩船并行前進(jìn)，不能靠得太近，易互相碰撞 S外 S內(nèi) ?????????????222121內(nèi)內(nèi)外外內(nèi)外內(nèi)外內(nèi)內(nèi)外外vPvPvvSSvSvS???內(nèi)外 vv ?? 內(nèi)外 PP ??(3)煙囪越高，拔火力量越大 ?????????ghPPPghPvvBBBA?? 00A? 鍋 爐 B? （ 4）為什么在火車站的月臺(tái)上有一條黃色的警示線 分析： 222211 2121 vPvP ?? ???244233 2121 vPvP ?? ???火 車 ? 1 3 ? 2 ? 4 ? 在很遠(yuǎn)的地方，近似有 233211 2121 vPvP ?? ???2442222121 vPvP ?? ????空氣是粘滯流體，貼近火車的空氣層以火車的速度 流動(dòng)，其它流層逐層流速減小 v24 vv ??24 PP ??好象有一種力量推向火車一側(cè)！ 火 車 ? 1 3 ? 2 ? 4 ? （ 5）帕斯卡實(shí)驗(yàn) :再加一杯水就可以使一個(gè)非常結(jié)實(shí)的酒桶破裂，為什么？ ∵ 高處流體壓強(qiáng)較小，低處壓強(qiáng)大。 如果水桶能承受 2atm大氣壓的壓強(qiáng)， h為多高能使其破裂？ 設(shè) v=0 p桶 =p0+ρgh h=(p桶 － p0)/ρg = 105 /103 = (m) 本章重點(diǎn)： 壓強(qiáng)計(jì)端口： P1 – P2=ρgΔh 流量連續(xù)： S?=常數(shù) 常數(shù)??? ghVP ?? 221能量連續(xù)： ghv B 2?小孔流速： O y dy y y a b 例題 : 在密度為 的液體中沿豎直方向放置一個(gè)長(zhǎng)為 a、寬為 b的長(zhǎng)方形平板，板的上邊與水面相齊，求此板面所受液體壓力的大?。ú豢紤]液面外的大氣壓）。 ?ddfp g yS ???ddf g y a y??201d2bf g y a y g a b?????解： 如圖，在深度為 y處取寬度為 dy 的液層，液層的面積為 dS=ady，該液層處液體的壓強(qiáng)為 即 積分得板面所受到的壓力為 p’ p dz h O dr r z r 例題 :一個(gè)水桶繞自身的豎直軸以角速度 旋轉(zhuǎn)，當(dāng)水與桶一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求水面的形狀。 ?解： 如圖在水下 h處取底面積為 dS，長(zhǎng)為 dr的液體元，沿徑向可得 2d d d dp S S r r p S?? ?? ? ? ?2ddrzrg??222z r Cg???222zrg??當(dāng) r=0時(shí)， z=0,可得 2 dp p r r?????0p p g h g z??? ? ?0 ( d )p p g h g z z??? ? ? ? ?例題 : 一個(gè)由旋轉(zhuǎn)對(duì)稱表面組成的水壺，其對(duì)稱軸沿豎直方向，壺底開(kāi)有一個(gè)半徑為 r的小孔。為使液體從底部小孔流出的過(guò)程中壺內(nèi)液面下降的速率保持不變，壺應(yīng)做成什么形狀？ 解： 建立如圖坐標(biāo)系 221122v u g z? ? ???22u x v r??? ? ?424( 1 ) 2xu g zr ??2 4 44()2u x rzgr??2442uxzgr?r 171。 x x z z O 動(dòng)脈系統(tǒng) 毛細(xì)管系統(tǒng) 靜脈系統(tǒng) 心臟 哈維發(fā)現(xiàn)的人體血液循環(huán)理論是流體連續(xù)性原理的一個(gè)很好例證 . 人體血液循環(huán)示意圖 ? 血液循環(huán) blood cycle 血液流速與血管總截面積的關(guān)系 ? 銅壺滴漏 ―寸金難買寸光陰 ” 對(duì)我們來(lái)說(shuō)是再熟悉不過(guò)的詩(shī)句了 ,其中揭示了計(jì)量時(shí)間的方法 . 我國(guó)古代用銅壺滴漏計(jì)時(shí) ,使水從高度不等的幾個(gè)容器里依次滴下來(lái) ,最后滴到最低的有浮標(biāo)的容器里 ,根據(jù)浮標(biāo)上的刻度也就是根據(jù)最低容器里的水位來(lái)讀取時(shí)間 . 請(qǐng)說(shuō)明其計(jì)時(shí)原理 . 銅壺滴漏 1. 高爾夫球表面光滑還是粗糙？ 高爾夫球運(yùn)動(dòng)起源于 15世紀(jì)的蘇格蘭 ,當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為表面光滑的球飛行阻力小 ,因此用皮革制球 。 后來(lái)發(fā)現(xiàn)表面有很多劃痕的舊球反而飛得更遠(yuǎn) ,這個(gè)謎直到 20世紀(jì)建立流體力學(xué)邊界層理論才得以解開(kāi) . 現(xiàn)代高爾夫球 早期高爾夫球 人類長(zhǎng)期生活在空氣和水環(huán)境中 ,逐漸地對(duì)流體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象有了認(rèn)識(shí) ,現(xiàn)舉二例 . 2. 汽車的阻力來(lái)自前部還是后部？ 汽車發(fā)明于 19世紀(jì)末 ,當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為汽車的阻力主要來(lái)自前部對(duì)空氣的撞擊 ,故制造的是箱型車 . 后來(lái)認(rèn)識(shí)到汽車阻力主要來(lái)自后部形成的尾流 ,便 運(yùn)用流體力學(xué)原理逐步地改進(jìn)汽車尾部形狀 . 早期的箱型車 現(xiàn)代的流線型車 香蕉球原理 只平動(dòng) (向下 ) 只旋轉(zhuǎn) 平動(dòng)加旋轉(zhuǎn) 動(dòng)物與流線型 黏性流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 一、流體的粘滯性 （一）層流 (laminar flow). 實(shí)際流體在管中流動(dòng)時(shí)，任意截面上各點(diǎn)的流速不相同，形成分層流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為層流。 黏性流體 ——流動(dòng)時(shí)存在內(nèi)摩擦力的流體 層流 Δz Δ? Δ? Δz （ 1）層層之間無(wú)質(zhì)量交換 層流的特點(diǎn)： （ 2）各層的流速大小不同 （ 3）流速的方向與層面相切 （ 4）層層之間存在摩擦力 速度梯度 物理意義：在垂直于流動(dòng)方向上，每增加單位距離流體速度的增加量。 單位： s1 dz d? 定義： dvdz雷諾數(shù) 一個(gè)區(qū)別層流與湍流的數(shù)字 ?? vr?Re其中： ??流體的密度 r流管的半徑 ?流體的平均流速 ??流體的黏度 R
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