2流體力學(xué)

1、2-4 流體靜力學(xué),物質(zhì)分為固體和流體,流體包括液體和氣體,流體靜力學(xué)：研究靜止的流體問題,流體動力學(xué)：研究流體運(yùn)動規(guī)律的學(xué)科,一 、 流體的壓強(qiáng),壓強(qiáng)是描述流體與容器之間及流體各部分之間的相 互作用的物理量,,,壓力,對靜止流體:,(1)同水平高度的各點(diǎn)的壓強(qiáng)相等,(2)在密度為 的靜止流體內(nèi),高度差為 的兩點(diǎn)壓強(qiáng) 差為,二、 表面張力,,,假想在液體表面上畫一條直線, 直線兩旁的液膜之間一定存

2、在相互作用的拉力, 拉力的方向與所畫的直線垂直, 液體表面出現(xiàn)的這種張力,稱為表面張力,表面張力的大小用表面張力系數(shù) 來描述,,增加的液膜表面積,外力所作的功,增加液體單位表面積所作的功,轉(zhuǎn)化為表面能,三 、彎曲液面下的附加壓強(qiáng),附加壓強(qiáng):由于表面張力的存在,致使液面內(nèi)與液面 外有一壓強(qiáng)差,此即附加壓強(qiáng).,小液塊受到三部分力的作用:,(3)小液塊的重力(小得可忽略),(2)由附加壓強(qiáng)引起的,通過底面作用于小液塊上

3、的向上壓力,其中外部媒質(zhì)(如氣體)通過球形液面對液塊的壓力已包括在附加壓強(qiáng)作用中了.,(1)通過小液塊的邊線作用于液塊 上的大致向下的表面張力,,,,,,,,,,單位長度液體表面的張力(大小為 ),液體內(nèi)外壓強(qiáng)差(附加壓強(qiáng)),球形液面半徑,小液塊所受壓力的垂直分量為:,小液塊邊線所具有的總的張力的向下的分量為:,兩部分力是一對平衡力, 所以:,球形液面的拉普拉斯公式,（1）液面是凸球形液面，P取正值，液面內(nèi)壓強(qiáng)比液面外壓強(qiáng)大；,（

4、2）液面是凹球形液面，P取負(fù)值，液面內(nèi)壓強(qiáng)比液面外壓強(qiáng)小；,(3)空氣中肥皂泡，有內(nèi)外兩個表面,四 、液面與固體接觸處液面的性質(zhì),內(nèi)聚力:液體分子之間的吸引力.,附著力:液體分子與固體分子之間的吸引力.,內(nèi)聚力<附著力, 固體被潤濕,內(nèi)聚力>附著力, 不發(fā)生潤濕現(xiàn)象,接觸角:在固體與液體的界面處,液體與固體表面間 的夾角,附著力越大, 越小液體越能潤濕固體,液體完全潤濕固體,完全不潤濕,五 、毛細(xì)現(xiàn)象,毛細(xì)現(xiàn)

5、象:潤濕管壁的液體在細(xì)管里升高,而不潤濕 管壁的液體在細(xì)管里降低的現(xiàn)象.,毛細(xì)管:能夠發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象的管子,由球形液面的拉普拉斯公式,液面內(nèi)外壓強(qiáng)差 使管內(nèi)液面上升,達(dá)到平衡時,例1 已知肥皂泡的表面張力系數(shù)為 ，吹一直徑為d的肥皂泡做的功是多少？泡內(nèi)外壓強(qiáng)差是多少？,例2 在壓強(qiáng)為 的大氣中吹成一個半徑為 的球形泡，如泡膜的表面張力系數(shù)為 ，問將此泡等溫地移到怎樣

6、的大氣壓強(qiáng)下才能使泡再脹大到半徑為 ？,一 、關(guān)于理想流體的幾個概念,理想流體:是絕對不可壓縮、完全沒有粘滯性的流體.,穩(wěn)定流動:是每一點(diǎn)流體的速度都不隨時間變化的流動.,流場:在流動過程的任一瞬時,流體在所占據(jù)的空間每 一點(diǎn)都具有一定的流速,這個空間稱為流體速度 場,簡稱流場.,,,,流線:在流場中畫出的一系列假想的曲線.在每一瞬間,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向與流經(jīng)該點(diǎn)的流體質(zhì)元的速度方向一致.,

7、2-5 流體動力學(xué),流管:在穩(wěn)定流動的流體中劃出一個小截面,則通過其周邊各點(diǎn)的流線所圍成的管狀區(qū)域.,,,二 、理想流體的連續(xù)性方程,經(jīng)過時間 ,通過截面 進(jìn)入該流管段的流體質(zhì)量,同時通過截面 流出該流管段的流體質(zhì)量,因質(zhì)量守恒,流體作穩(wěn)定流動時的連續(xù)性方程,對不可壓縮流體,有,不可壓縮流體作穩(wěn)定流動時的連續(xù)性方程,單位時間內(nèi)通過任一截面的流體質(zhì)量,常稱質(zhì)量流量,單位時間內(nèi)通過任一截面的流體體積,常稱體積流量,又稱體積流量守

8、恒定律,又稱質(zhì)量守恒定律,三 、伯努利方程,對于 間的流體:,對于 間的流體:,理想流體是不可壓縮的,由連續(xù)性方程知,總功,機(jī)械能增量,由功能原理,由功能原理,移項后得,兩邊除以V得,伯努利方程,理想流體沿水平方向作穩(wěn)定流動,伯努利方程,（1）S大， v小， P大,（2）S小， v大， P小,伯努利方程的應(yīng)用:(1)流速計,C和d處高度相同，d處為“滯止區(qū)”，速度為0,（2）乒乓球網(wǎng)球運(yùn)動,（3）飛機(jī)

9、上升的舉力,例3 冷卻器由19根 的列管組成，冷卻水由 的 導(dǎo)管流入列管中，已知導(dǎo)管中水的流速為2.4m/s,則列管中水流的速度為多少？,例4 勻速地將水注入一容器中，注入的流量為 ，容器的底部有面積 的小孔，使水不斷流出。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，容器中水的