喀蔚波醫(yī)用物理學課件02章流體的運動(編輯修改稿)
2025-08-14 14:19 本頁面
【文章內容簡介】 212SSghSSQ??? 流量計 例 用一根跨過水壩的粗細均勻的虹吸管 ,從水庫里取水 ,如圖所示 .已知虹吸管的最高點C比水庫水面高 m,管口出水處 D比水庫水面低 m,設水在虹吸管內作定常流動 . (1)若虹吸管的內徑為 102m2,求從虹吸管流出水的體積流量 . (2)求虹吸管內 B、 C兩處的壓強 . (1)取虹吸管為細流管 , DDDAAA pghpgh ?????222121 vv ????解 :水面為參考面 ,則有 A、B點的高度為零 , C點的高度為 , D點的高度為? m. 對于流線 ABCD上的 A、 D兩點 ,根據伯努利方程有 結果表明 ,通過改變 D點距水面的垂直距離和虹吸管內徑 ,可以改變虹吸管流出水的體積流量 . DDD SQ v??)(2 DAD hhg ??v由連續(xù)性方程有 DADA SS vv ?因 SA遠大于 SD,所以 vA可以忽略不計 ,pA= pD=p0. 整理后得 (2)對于同一流線上 A、 B兩點 ,應用伯努利方程有 221122A A B Bpp??? ? ?vv2012BBpp ??? v根據連續(xù)性方程可知 ,均勻虹吸管內 ,水的速率處處相等 ,vB=vD. 結果表明 ,在穩(wěn)定流動的情況下 ,流速大處壓強小 ,流速小處 ,壓強大 .B點 壓強小于大氣壓 ,水能夠進入虹吸管 . 對于同一流線上的 C、 D兩點 ,應用伯努利方程有 D2DDC2CC 2121 ghpghp ???? ????? vv均勻虹吸管內 ,水的速率處處相等 ,vC=vD ,整理得 )(0 CDC hhgpp ??? ?虹吸管最高處 C點的壓強比入口處 B點的壓強低 ,正是因為這一原因 ,水庫的水才能上升到最高處 ,從而被引出來 . 167。 23 黏性流體的運動 ? 層流 一 . 黏性流體的運動 甘油緩慢流動 管內甘油的流動是分層的 ,這種流動稱為 層流(laminar flow). 層流示意圖 流體層流時 ,流動穩(wěn)定 ,相鄰各層以不同的速度作相對運動 ,彼此不相混合 . 這對作用力為流體的 內摩擦力 ,也稱為 黏性力 . 流體的黏性力 ? 牛頓黏滯定律 黏度 黏性流體作層流時 ,速度的逐層變化可以用速度梯度來定量表示 . 相距 ?x的 兩流層的速率差為 ?v ,則 表示這兩層之間的速率變化率 . x??v0d l imd xxx?????vv 稱為沿 x 方向 (與流速方向垂直 )的速率梯度 . xddv黏性流體的流動 實驗證明 ,流體內部相鄰兩流體層之間 黏性力 F xSF dd v?? ? 牛頓黏滯定律 比例系數 ? 稱為黏度或黏性系數 ,是反映流體黏性的宏觀物理量 . 流體的 黏性系數 與物質的性質有關 ,還與溫度有關 . 一般說來 ,液體的內摩擦力小于固體之間的摩擦力 ,古人開鑿運河 ,用于運輸 。用機油潤滑機械 ,減少磨損 ,延長使用壽命 ,都是這一原理的應用 .氣體的黏滯性則更小 ,氣墊船的使用就是利用了氣體的這一特性 . 遵從牛頓黏滯定律的流體稱為 牛頓流體 (水 、 酒精 、 血漿 ),不遵從牛頓黏滯定律的流體稱為 非牛頓流體 (血液 、 膠體溶液和燃料水溶液 ). ? 湍流 黏性流體作層流時 ,層與層之間僅作相對滑動而不混合 .但當流速逐漸增大到某種程度時 ,層流的狀態(tài)就會被破壞 ,出現各流層相互混淆 ,外層的流體粒子不斷卷入內層 ,流動顯得雜亂而不穩(wěn)定 ,甚至會出現渦旋 ,這種流動稱為 湍流 (turbulent flow). 核爆蘑菇云 火山爆發(fā) 流體在作湍流時 ,能量消耗比層流多 ,湍流發(fā)聲的強度要遠遠大于層流 ,而且音調也有顯著的差別 ,這在醫(yī)學上具有實用價值 . 利用湍流的這一特性 ,醫(yī)生能用聽診器辨別出血流的非正常情況 ,從而診斷某些心血管疾患 。通過聽取支氣管 、 肺泡呼吸音的正常與否 ,診斷肺部疾病 .測量血壓 時 ,在聽診器中聽到的聲音 ,也是血液通過被壓扁的血管時 ,產生湍流所發(fā)生的 . ? 雷諾系數 雷諾 (OReynolds)最早對湍流 現 象 進 行 系 統(tǒng) 研 究 , 1883年他通過大量的實驗 ,證實了流體在自然界存在兩種迥然不同的流態(tài) ,層流和湍流 . 雷諾 (Osborne Reynolds 18421912)英國力學家、物理學家、工程師 . 雷諾 在實驗中發(fā)現 ,玻璃直圓管道中的黏性液體 ,其流動狀態(tài)是層流還是湍流主要取決于比例系數 (后人稱之為 雷諾數 , Reynolds number)Re 的大小 . rRe ???v式中 ? 液體的密度 , r 為管道的半徑 , v 是液體的平均流速 , ? 是液體的黏性系數 . 雷諾數是一個無量綱的純數 ,它是鑒別黏性流體流動狀態(tài)的唯
化學相關推薦
鄂ICP備17016276號-1