大起主导作用
第一章 绪论
黏滞性
牛顿流体和非牛顿流体 牛顿流体，满足牛顿内摩擦定律的流体。如水、空气等。 非牛顿流体，不满足牛顿内摩擦定律的流体。
第一章 绪论
惯性 流体的主要力学性质 表面 张力 压缩性、 热涨性 黏滞性
第一章 绪论
压缩性、 热涨性
压缩性，流体受压、体积缩小、密度增大的性质。 热涨性，流体受热、体积膨胀、密度减小的性质。 1）液体压缩性和热涨性 某流体体积V，密度ρ，压强P 压缩后，压强增加dP，体积减小dV，密度增大dρ 效果： 体积的减小率：-dV/V 密度的增大率：dρ/ρ 付出： 压强增加：dP
dV d / dP / dP 压缩系数β V
第一章 绪论
压缩性、 热涨性
《毛泽东论》：“哪里有压迫，哪里就有反抗” 压缩系数β 热涨性 弹性模量E
E
1
某流体体积V，密度ρ，压强P 热涨后，温度增加dT，体积增大dV，密度减小dρ 效果： 体积的增大率：dV/V 付出： 温度增加：dT
第一章 绪论
流体力 学 质量力
作用在流体每一个质点上的力 （如重力、惯性力、静电力、 电磁力等）
质点：只考虑质量，不考 虑体积和形状的点。 为了方便研究的一种合理 假设和近似。 各个部分的运动情况相同 物体的大小与所研究的问 题中其他距离相比为极小
表面力
作用在分离体表面上的力
第一章 绪论
流体的力学模型
怎么研究对象？
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论的
研究了什么？ 为什么研究？
1.2
作用在流体上的力
研究流动状态改变的原因有哪些？
1.3
流体的主要力学性质
研究对象是“什么样子”
1.4
1.3
流体的主要力学性质
研究对象是“什么样子”？
1.4
流体的力学模型
怎么研究对象？
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 流体力学研究的内容和目的
研究了什么？ 为什么研究？
1.2
作用在流体上的力
研究流动状态改变的原因有哪些？
1.3
流体的主要力学性质
研究对象是“什么样子”
1.4
切 应 力 方 向
图1-1 流体质点的直角变形速度
对于整个流体而言是内力，对于研究单元（分离体） 而言是外力
第一章 绪论
黏滞性
T du A dy
动力黏度 μ 单位，N/(m2·s) 出现在力学公式中，反应黏度和力学性质，因此叫动力 黏度 运动黏度 ν

单位，cm2/s
由于上述公式中没有力的因次，只有运动学因次，所以 称ν为运动黏度。 描述流体流动性时采用运动黏度ν，而不是动力黏度μ 难点：正确区分动力黏度μ和运动黏度ν
第一章 绪论
黏滞性
影响黏滞性的因素 1）压强因素 在通常的压强下，压强对流体的黏性影响很小，可忽略不计。 在高压情况下，气体和液体黏性随压强 2）温度因素 液体的黏性随温度 气体的黏性随温度 而 而 而 。
原因：构成黏性的主要因素不同 ， 分子间距小，分子间作用力起主导作用 。 分子间距大，分子热运动剧烈，动量增
质量力单位
质量力单位为牛顿，N。 单位质量力单位为牛顿/千克，N/kg。
重力的单位质量力
G g m
对应于单位质量力的重力数值上就等于重力加速度g。
X Gx / m 0
Y Gy / m 0
Z Gz / m g
第一章 绪论
表面力
由于dV 流体与四周包围它的物体相接触而产生， 分布作用在该体积流体的表面。
流体力学
Fluid Dynamic
能源与环境学院 郭少朋 2013.08
内 容
第一章 绪论 第二章 流体静力学 第三章 一元流体动力学基础 第四章 流动阻力和能量损失 第五章 孔口管嘴流动
内 容
1.1 流体力学研究的目的和内容
为什么研究？ 研究了什么？
1.2
作用在流体上的力
研究流动状态改变的原因 有哪些？
第一章 绪论
惯性
对于非匀质流体，其密度还可以表示为：
(x, y, z,t)
式中： x, y, z—流体内某点的坐标，m；t—某时刻，s。
另外，工程上还常用“容重”，描述流体惯性 容重
g
单位 N/m3
第一章 绪论
惯性 流体的主要力学性质 表面 张力 压缩性、 热涨性 黏滞性
第一章 绪论
①管道中水击和水下爆炸，P变化快，变化量大，水的密度和温度变化较大， 此时为可压缩流体处理； ②锅炉尾部烟道和通风管道中，气体压强和温度变化较小，其密度变化很小， 此时可作为不可压缩流体处理。
第一章 绪论
惯性 流体的主要力学性质 表面 张力 压缩性、 热涨性 黏滞性
第一章 绪论
表面 张力
第一章 绪论
质量力
质量力的大小以作用在单位质量流体上的质量力，即 单位质量力来度量。 质量dm，体积dv，质量力为dF 单位质量力
dF lim dv M dm
f
dFx 在X, Y, Z 轴上的分量为： lim dv M dm
dv M
lim
dFy dm
dFz lim dv M dm
第一章 绪论
表面力单位为帕斯卡，Pa。 国际单位制，international system of units，SI 1954年,10th 国际计量大会
物理量名称 长度 质量 时间 电流 热力学温度 发光强度 物质的量 物理量符号 l m t Ι T I，（Iv） n，（ν） 单位名称 米 千克（公斤） 秒 安培 开尔文 坎德拉 摩尔 单位符号 m kg s A K cd mol
1974年,14th 国际计量大会
第一章 绪论
1.1 流体力学研究的内容和目的
研究了什么？ 为什么研究？
1.2
作用在流体上的力
研究对象有哪些
1.3
流体的主要力学性质
研究对象是“什么样子”
1.4
流体的力学模型
怎么研究对象？
第一章 绪论
惯性 流体的主要力学性质 表面 张力 压缩性、 热涨性 黏滞性
第一章 绪论
黏滞力
黏滞性
黏滞性，流体内部质点间或流层间因相对运动 产生的内摩擦力 来反抗相对运动的 性质。 根据牛顿(Newton)实验研究的结果得知， 运动的流体所产生的内摩擦力T 的大小与垂 直于流动方向的速度梯度du/dy成正比，与接
du T A dy
du 触面的面积A成正比，并与流体的种类有关， T A dy 而与接触面上压强P无关。 T du 单位面积的内摩擦力，切应力 A dy
r 2 h 2 r cos
2 h cos r
式中，r为玻璃管内径， γ为液体容重，σ为表面张
a水 图1-9 毛细管现象 b汞
力系数，α为接触角。
第一章 绪论
1.1 流体力学研究的内容和目的
研究了什么？ 为什么研究？
1.2
作用在流体上的力
研究对象有哪些
1.3
流体的主要力学性质
流体的力学模型
怎么研究对象？
第一章 绪论
1.1 流体力学研究的内容和目的
流体力学以流体（包括液体和气体）为研究 对象，研究流体宏观的平衡和运动的规律，流体
与固体壁面之间的相互作用规律，以及这些规律
在工程实际中的应用。 应用！ 方便解决生活和工程中遇到的问题！
第一章 绪论
公元前
实 践 积 累 基 础 建 立 牛顿内摩擦定律 迅 猛 发 展 逐 步 完 善 空气动力学 计算流体力学 伯努利定理 欧拉流体运动方程 N-S方程
17世纪 中叶 20世纪 初叶 20世纪 中叶 现代
形成了系统的流体力学学科，并延伸出多个交叉学科
第一章 绪论
1.1 流体力学研究的内容和目的
研究了什么？ 为什么研究？
1.2
作用在流体上的力
研究流动状态改变的原因有哪些？
1.3
流体的主要力学性质
研究对象是“什么样子”
1.4
流体的力学模型
怎么研究对象？


dp

密度的减小率：-dρ/ρ dV d 热涨系数α / dT / dT V
第一章 绪论
压缩性、 热涨性
2）气体压缩性和热涨性 理想气体状态方程
m pv R 'T nR 'T M
式中，气体压强为p，体积为v，密度ρ， 质量为m，摩尔质量为M，物质的量为n,气 体常数为R’，温度为T。 p RT ' v R p T m M 1/ ρ R
研究对象是“什么样子”
1.4
流体的力学模型
怎么研究对象？
第一章 绪论
流体的力学模型
从实际流体出发，进行合理简化和假设，抓住 主要矛盾，以便于进行流体运动规律的研究。
三个主要力学模型：
连续介质 无黏性流体 不可压缩流体
第一章 绪论
本章主要内容：
掌握流体力学的研究内容、目的； 弄清楚作用在流体上的力以及主要的力学性质； 常用的力学模型有哪些。
惯性
惯性，是物体维持原有运动状态能力的性质。用密度ρ 来描述。 对于匀质流体（各点密度相同的流体），其密度为
m V
式中： ρ—流体的密度，kg/m3；m—流体的质量，kg；V—流体的体积，m3。
对于非匀质流体（各点密度不同的流体），其密度为
lim
V 0
M V
式中： △ M—微小体积△ V内的流体质量，kg； △ V—包含该点的流体体积，m3。