粘性流體的伯努利方程ppt課件

1、流體運動11、掌握理想流體、穩(wěn)定流動的概念及其物理意義；、掌握理想流體、穩(wěn)定流動的概念及其物理意義； 3、掌握伯努利方程及其運用；、掌握伯努利方程及其運用；4、了解粘性流體的流動、了解粘性流體的流動5、了解粘性流體的運動規(guī)律、了解粘性流體的運動規(guī)律 2、掌握延續(xù)性方程及其運用；、掌握延續(xù)性方程及其運用； 流體的運動流體的運動2一、理想流體一、理想流體 1 1、實踐流體、實踐流體 水、油水、油可緊縮，具有粘滯性。可緊縮，具有粘滯性。 2 2、理想流體、理想流體 絕對不可緊縮、完全沒有粘滯性內摩擦。絕對不可緊縮、完全沒有粘滯性內摩擦。 二、穩(wěn)定流動二、穩(wěn)定流動 1 1、流線、流線 在任一瞬間，在液

2、體中劃一些線，使這些線上在任一瞬間，在液體中劃一些線，使這些線上 各點的切線方向和液粒在該點的速度方向一樣。各點的切線方向和液粒在該點的速度方向一樣。3-1 3-1 理想流體理想流體 穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動32 2、穩(wěn)定流動、穩(wěn)定流動 假設各流線上各點的速度不隨時間而變，那么假設各流線上各點的速度不隨時間而變，那么 流動稱為穩(wěn)定流動。流動稱為穩(wěn)定流動。 3 3、流管、流管 由一束流線圍成的管狀區(qū)域。由一束流線圍成的管狀區(qū)域。闡明：速度：大小、闡明：速度：大小、 方向方向 各流線不可相交各流線不可相交4tvSStvm1111111tvStvS222111222111vSvS常量Svt0tt0t21mm

3、 任取一流管細，任取一流管細，S1 、 S2與管垂直與管垂直三、延續(xù)性方程三、延續(xù)性方程tvSStvm2222222SvQm222111vSvS1、質量延續(xù)性方程、質量延續(xù)性方程質量流量：單位時間內流過管道任一截面的流體質量，質量流量：單位時間內流過管道任一截面的流體質量， 單位為單位為kg/skg/s511vS22vS33vS212211vSvSSvQ 理想流體理想流體2、體積延續(xù)性方程、體積延續(xù)性方程222111vSvS常量Sv體積流量：單位時間內流過管道任一截面的流體體積，體積流量：單位時間內流過管道任一截面的流體體積， 單位為單位為m3/sm3/s63-2 3-2 伯努利方程伯努利方程

4、一、伯努利方程一、伯努利方程 設一流管中任取一段流體設一流管中任取一段流體xy、t 內流至內流至xy處處,x 、y 處處的壓強、流速和高度分別為的壓強、流速和高度分別為P1、V 1 、 h1和和P2、V2 、h2VVV21理想流體理想流體 : :tvSV111x x、y y的體積為：的體積為：tvSV2227外外 力力: :外力作功為：外力作功為：總功為：總功為： 11111111VPtvSPtvFA21AAA2211VPVPVPVP21111SPF 222SPF 22222222VPtvSPtvFA812EEE)21()21(12122221mghmvmghmvVPVP機械能的變化為：機械能

5、的變化為：由功能原理：由功能原理： A=E)()(,yxxxyyyxEEEE)21()21(121222mghmvmghmv,xxyyEE222212112121mghmvVPmghmvVP壓強能9 令：=m/v 流體密度 伯努利方程伯努利方程:動壓靜壓靜壓222212112121mghmvVPmghmvVP意義：理想流體穩(wěn)定流動時，單位體積的動能、勢能、意義：理想流體穩(wěn)定流動時，單位體積的動能、勢能、 以及該點的壓強能之和為一恒量。以及該點的壓強能之和為一恒量。222212112121ghvPghvP常量ghvP22110;.S0 ：適用于同一流線；：適用于同一流線；021 vv2211gh

6、PghP12222212112121ghvPghvP常量ghvP221動壓靜壓靜壓闡明：闡明：對于程度流管流線上的恣意點對于程度流管流線上的恣意點 不變；不變；gh常量221vP 當流體靜止時：當流體靜止時：)(1221221hhgPghghPP11解：BBBAAghvPvP222121BBAAvSvSQ)(121012. 02smSQvAA)(2010612. 03smSQvBBBBAABghvvPP22212128 . 910002010002112100021102225)(1024. 54aP12二、伯努利方程的運用二、伯努利方程的運用 1 1、汾丘里、汾丘里Venturi meter

7、Venturi meter流量計流量計ghPP212222112121vPvP2211vSvS2221212SSghSv222121112SSghSSvSQ21h13cdh2 2、流速計、流速計-皮托管皮托管pitot tubepitot tubeghPPcdghv2dcPvP221動壓全部轉化為靜壓動壓全部轉化為靜壓1412APvP2112122222121MMvPvPghghPPMA21vv 21PP 221MMAvPP221MMAvPP解：ghvM221ghvM2工作液體密度待測流體密度153 3、體位對血壓的影響、體位對血壓的影響2211ghPghP常量ghP結論結論: 高處的流體壓強

8、小，低處的流體壓強大。高處的流體壓強小，低處的流體壓強大。16bhp0p0a解：222121bbaavPghvP4 4、小孔流速、小孔流速ghvb200abavPPP20021bvPghP175 5、空吸作用、空吸作用火車、雙層紙18 航空中，在速度較快的一側出現(xiàn)一個航空中，在速度較快的一側出現(xiàn)一個“負壓，這樣使得物體兩側出現(xiàn)負壓，這樣使得物體兩側出現(xiàn)“壓力差壓力差，對飛機就是一種升力。，對飛機就是一種升力。V1V0193-3 3-3 粘性流體的流動粘性流體的流動一、層流和湍流一、層流和湍流 1、層流：、層流： V較小時，較小時， 流體分層流動的形狀流體分層流動的形狀2 2、湍流：、湍流：V

9、V較大較大, ,不再堅持分層流動形狀，即不再堅持分層流動形狀，即垂直于流層方向存在分速度，因此各流層混淆垂直于流層方向存在分速度，因此各流層混淆起來。整個流動雜亂不穩(wěn)定。起來。整個流動雜亂不穩(wěn)定。20 湍流特點：湍流特點： 1. 1. 流體不再堅持分層流動形狀，即垂直于流層方向存在分速度，流動雜亂不穩(wěn)定。流體不再堅持分層流動形狀，即垂直于流層方向存在分速度，流動雜亂不穩(wěn)定。2.2.耗費的能量比層流多。耗費的能量比層流多。3.3.能發(fā)出聲音。能發(fā)出聲音。21二、牛頓粘滯定律二、牛頓粘滯定律 1 1、內摩擦力、內摩擦力: :實踐液體層與層之間的相互作用力。實踐液體層與層之間的相互作用力。 dxdv

10、Sf2 2、牛頓粘滯定律：、牛頓粘滯定律：ff dvv vxyzSoxdxx 粘度粘度 速度梯度速度梯度221 1、ReRe1000 1000 層流層流2 2、ReRe1500 1500 湍流湍流3 3、10001000ReRe1500 1500 過渡態(tài)過渡態(tài)三、雷諾數(shù)三、雷諾數(shù)vrRe233-4 3-4 粘性流體的運動規(guī)律粘性流體的運動規(guī)律一、粘性流體的伯努利方程一、粘性流體的伯努利方程12P1 P2 對于等截面程度細管：對于等截面程度細管：EghvPghvP222212112121EPP212121vvhh 假設流體在開放的粗細均勻的管道中穩(wěn)定流動假設流體在開放的粗細均勻的管道中穩(wěn)定流動0

11、21PPP21Eghgh2124drdvrLf21F2F二、泊肅葉定律二、泊肅葉定律前提：前提： 粘性流體在等截面的程度細管中作穩(wěn)定流粘性流體在等截面的程度細管中作穩(wěn)定流 動，且是層流形狀。動，且是層流形狀。222121rPrPFFF)(42222121rRLPPvrdrLPPdvdrdvrLrPP2)(221fF 25 在管中取一半徑為在管中取一半徑為r r、厚度為、厚度為drdr的圓管狀流體元，該流體元的截面積為：的圓管狀流體元，該流體元的截面積為：rdrds2流體經過該流體元截面的流量為：流體經過該流體元截面的流量為：rdrvdsvdQ2經過整個管截面的流體流量為：經過整個管截面的流體流量為：LPPRQ8)(214dr)(42221rRLPPvrdr26 泊肅葉定律泊肅葉定律粘性流體在程度細管內作穩(wěn)定層流時的流量粘性流體在程度細管內作穩(wěn)定層流時的流量 R 細管半徑 流體粘度 L 細管長度、流阻、流阻: :LPRQ8448RLRffRPQRVI 27vRf6三、斯托克司定律三、斯托克司定律 Stokes Stokess law s law 在粘性流體中運動時，物體外表附著有一層流體，因此與周圍流體存在粘性力。在粘性流體中運動時，