《大学物理流体力学》课件

《大学物理流体力学》ppt课件目录•流体力学简介•流体静力学基础•流体动力学基础•流体流动的阻力与能量损失•流体在管道中的流动•流体动力学实验与演示01流体力学简介Chapter流体的定义与特性总结词流体的定义与特性是流体力学研究的基础，包括流体的物理属性和运动规律详细描述流体力学中的流体是指具有流动性的物质，如气体、液体和等离子体等流体具有连续性、可压缩性和粘性等特性流体的运动规律可以通过物理定律和数学模型来描述流体力学的发展历程总结词流体力学的发展历程可以追溯到古代，随着科学技术的进步，流体力学理论不断完善详细描述古代哲学家和自然科学家对水流、风等现象的观察和描述是流体力学的萌芽随着工业革命和科学技术的发展，流体力学逐渐发展成为一门独立的学科现代流体力学在航空航天、能源、环境等领域发挥着重要作用流体力学的应用领域总结词流体力学的应用领域非常广泛，涉及到人类生产生活的各个方面详细描述流体力学在航空航天领域中，涉及到飞行器设计和飞行性能分析等方面；在能源领域中，涉及到风力发电、核能发电和火力发电等方面的设计和优化；在环境领域中，涉及到大气污染、水污染和噪音污染等方面的防治和治理此外，流体力学还涉及到交通运输、化工、生物医学工程等领域02流体静力学基础Chapter流体静压强及其特性流体静压强的概念01流体在静止状态下所受的压强流体静压强的特性02流体静压强的大小与作用面的方向有关，在同一深度下，各方向的流体静压强相等流体静压强的变化规律03随着深度的增加，流体静压强增大流体平衡的原理流体平衡的概念流体在静止或相对静止状态下，不发生宏观运动的状态流体平衡的原理流体的平衡状态是由流体的内力和外力相平衡的结果流体平衡的条件流体的内力和外力大小相等、方向相反流体静力学基本方程010203流体静力学基本方流体静力学基本方流体静力学基本方程的推导程的形式程的应用基于流体平衡的原理和流体静压p=ρgh，其中p为流体静压强，用于计算流体在静止状态下的压强的特性，推导出流体静力学基ρ为流体的密度，g为重力加速度，强分布，解决与流体静压力相关本方程h为深度的工程问题03流体动力学基础Chapter流体运动的基本概念研究流体运动规律的科学流体动力学研究流体处于静止状态时的平衡规律流体静力学在任何点上都不能保持固定位置的物质流体流体运动的分类层流流体质点仅沿平行于流管轴线方向流动，流速沿流管轴线方向均匀，质点互不混杂湍流流体质点不仅沿流管轴线方向流动，还做无规则的横向运动，流速沿流管轴线方向不均匀流体动力学基本方程连续性方程质量守恒定律在流体力学中的数学表达形式1动量方程牛顿第二定律在流体力学中的数学表达形式2能量方程热力学第一定律在流体力学中的数学表达形式304流体流动的阻力与能量损失Chapter流体流动阻力的类型粘性阻力压差阻力由于流体内部摩擦力引起的阻力，与流体的粘由于流体压力变化引起的阻力，如流体流过物性有关体表面时的摩擦力诱导阻力由于流体流动产生的升力或力矩而引起的阻力流体流动的能量损失010203摩擦损失局部损失冲击损失由于流体内部摩擦力导致由于流体流过物体表面或由于流体冲击物体表面或的能量损失，通常表现为管道转弯等局部区域时产相互碰撞产生的能量损失流体机械能的减少生的能量损失流体流动的阻力计算粘性阻力计算根据斯托克斯定律和牛顿第二定律，粘性阻力与流体的速度、粘性系数、物体形状和大小有关压差阻力计算根据伯努利方程和流体静力学原理，压差阻力与流体流速、密度、物体形状和表面粗糙度有关诱导阻力计算根据空气动力学原理，诱导阻力与物体的升力系数、速度和空气密度有关05流体在管道中的流动Chapter管道的类型与特点金属管道由金属（如钢铁、铜等）制成的管道，具有高强度、耐腐蚀、长期稳定性等优点常用于输送高温、高压、腐蚀性强的流体非金属管道由塑料、玻璃、陶瓷等非金属材料制成的管道，具有轻便、不易腐蚀、价格低廉等优点常用于输送常温、低压的流体复合管道由两种或两种以上材料组成的管道，兼具金属管道和非金属管道的优点广泛应用于各种流体输送领域管道中流体的流动特性层流湍流流体阻力流体质点沿着流动方向形成清晰流体质点剧烈混杂，流速大小和流体在流动过程中受到的阻碍作的线，各层质点互不混杂，具有方向都随时间变化，具有较大的用，可分为直管阻力和局部阻力均匀的流速分布层流流动相对阻力大多数实际流体在管道中流体阻力会导致流体能量损失，稳定，阻力较小流动时都是湍流状态影响流体输送效率管道中流体的阻力计算直管阻力计算01根据流体流动状态（层流或湍流）和管壁粗糙度，采用达西-威斯巴赫公式或伯努利方程计算直管阻力直管阻力与流体流速的平方成正比局部阻力计算02由于管道中的阀门、弯头、变径等局部构件引起的阻力，需要根据具体构件的形状和尺寸进行计算局部阻力与流体流速的平方成正比总阻力损失计算03根据直管阻力和局部阻力的大小，求和得到流体在管道中流动的总阻力损失总阻力损失决定了流体输送所需的泵或风机等设备的能耗06流体动力学实验与演示Chapter流体动力学实验的目的与要求目的要求通过实验操作，加深对流体动力学基本概念、原理实验前应充分预习，了解实验目的、原理、步骤和和方法的理解，培养实验操作技能和数据分析能力注意事项；实验过程中要严格遵守操作规程，认真观察和记录实验数据；实验后要对实验数据进行分析处理，得出结论并撰写实验报告流体动力学实验的设备与器材流体动力学实验台压力计、流量计、温度计等测量仪器提供稳定的流体流动条件，便于观察和测用于测量流体的压力、流量、温度等参数量流体的各种物理量数据采集和处理系统实验管路和阀门用于实时采集实验数据，并进行处理和分用于连接和调节实验设备，控制流体流动析流体动力学实验的操作步骤与注意事项实验前准备检查实验设备是否完好，确保测量仪器准确可靠；准备好实验器材和记录本实验操作步骤按照实验指导书的步骤进行操作，观察并记录实验数据；注意控制好流体的流量、压力和温度等参数，保证实验结果的准确性实验后处理对实验数据进行处理分析，得出结论；整理好实验器材和测量仪器，保持实验室整洁注意事项严格遵守操作规程，注意安全；避免流体泄漏和设备损坏；如有异常情况应及时停止实验并报告指导老师THANKS感谢观看。