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1、1,速度梯度,黏滞定律,层流(laminar flow): 各层流体互不混杂,黏滞力: 各层流体之间存在的摩擦力.,一、实际流体的黏滞定律,2-3 黏滞液体的运动,2,黏滞系数与流体本身性质有关,单位: SI制:帕秒(Pas),3,各种物质的黏滞系数,4,二、实际流体定常流动的伯努利方程,实际上，流体流动时需要克服黏滞性引起的内摩擦力，以及固体边界对流体的摩擦阻力等。,机械能,热能、声能,能量守恒,流管中单位重量流体从横截面1处流到2处所损失的机械能,实验指出：能量损失的大小与流体的流动状态有关,5,实际流体与理想流体,理想流体单位体积流体的总能量在管中各处都相等，所以压强也相等。 对于实际流
2、体，管中各处若流速相同，下游克服黏滞阻力所作的功总大于上游，由伯努利方程可知，上游的流体压强必大于下游的压强。 要使实际流体作稳定流动，上下游必须有一定的压力差来克服内摩擦力作的功。,6,三、湍流(turbulent flow),实际流体两种状态：层流、湍流,阀门开启程度不同，A管中水流状态有何不同？,A,7,A,阀门微开,阀门开大,阀门再开大,阀门开启程度不同，A管中水流状态有何不同？,8,管道或河渠中的水流，通风管道中的空气流，一般皆为湍流。出现条件雷诺(O.Reynolds)判据：,混沌(Chaos)现象(非线性运动) 1. 对初始条件敏感 2. 表观混乱无序，实际具有深层次规律,9,四
3、、泊肃叶定律,L段之压力差,黏滞阻力,定常流动,液体在半径为R的圆管内流动,10,定常流动,11,测量黏滞系数：测出流量QV、管径R, 由QV求得,12,五、斯脱克斯定律,固体在理想流体中匀速运动时，不受阻力。在实际流体中运动，由于存在黏滞性，会受到阻力的作用。,球体在实际流体中所受到的黏滞阻力可用斯脱克斯定律(Stokes law)描述,为黏滞系数，r 为小球半径，v为小球在流体中的运动速度。,13,小球所受黏滞阻力与浮力之和与重力平衡,小球开始作匀速直线下落时的速度称收尾速度(terminal velocity) vT (沉积速度), 小球密度 0液体密度,14,例题4 一个直径为6.0m
4、m的玻璃球，在盛甘油的筒中自静止下落。现测得小球降落的终极速度为3.1cm/s，试计算甘油的粘度。已知玻璃球的密度为 ，甘油的密度为 。,解当小球以终极速度降落时，小球所受的粘性阻力等于其重力。,15,例5 试分别计算半径为的雨滴的极限速度，已知空气的黏度为 密度为,解：,16,流体力学总结,1。完全不可压缩的无黏滞性流体称为理想流体(ideal fluid) 理想模型,2。定常流动(稳恒流动 steady flow) 流体内各处流速不随时间变化,3。流体连续性方程(continuity equation of fluid):,17,4。伯努利方程：在同一管道中任何一点处，流体每单位体积的动能和势能以及该处压强之和为常量。,小孔泄流,液体静压强公式：,皮托(pitot)管原理,18,文特利(Venturi)流量计原理,5。实际流体定常流动的伯努利方程,6。泊肃叶定律,19,7。斯脱克斯定律,8。收尾速度,