流体包含液体和气体.ppt课件.ppt

1、I.6 流體 w 流體包含液體和氣體 w 流體無法承受剪應力I.6.1 Density and pressurew densityw pressureVm3kg/mAFp2N/mPascal(Pa)(lb/in7.14)mmHg(torr 760Pa1001.1atm 125PSI密度壓力Ex.6-1 教室內的空氣w 室內空氣之重量w 施予地板之作用力NVgmgW418 tons170105.16NpAFI.6.2 巴斯葛原理w 巴斯葛原理（Pascals Pinciple）施加於 一密封，不可壓縮的流體的壓力，可以毫不消滅地傳遞至流體的所有部分。液壓裝置（hydraulic press）w

2、因能量守恆，兩端所做的功（W）相同 w W=Fd=Fd且Ad=Ad（不可壓縮）211212211221ddbut FFAA IfAAddFFEx.6-1 液壓裝置應用例 I.6.3 阿基米德（Archimedes Principle）w 物體所受的浮力，等於其所排開之水重，其方向上通過被排開流體之重心。二氧化碳w August 21,1986,Lake Nyos,CameroonI.6.4 靜力平衡 ghppyygpp02112)(Ex.6-3 水壓w 20cm vs.6m long snorkel tubesw A 70 torr differenceatm6.0Pa109.54gLpm95

3、.0 )m/s8.9(kg/m1000 torr7023gpLEx.6-4 密度計300intkg/m 916 )(dlldlgpglppwxxwEx.6-5 水銀氣壓計ghpphyppy022011 0,and,0Ex.6-5 開管壓力計ghppppphyppyg022011,0Ex.6-5 冰山%101,=,wiiwiwwiiwwbwiiiVVVgVgVgVFWgVWI.6.5 理想流體中的動力平衡w 理想流體穩流 Steady flow不可壓縮 Incompressible flow非粘滯 Nonviscous flow 無轉動 Irrotational flow穩流 Steady fl

4、ow流線 Streamlinew Streamline:the path traced out by a tiny fluid elementw Tube of flow:made up of streamlines連續方程式(kg/s)rate flow mass)s/(m rate flow volume constant,222111322112211vAvAAvRvAvAtvAtvAVEx.6-6 大動脈與微血管 92720000106 )/05.0)(103()/30)(3(scmcmscmcmAvvAnnAvvAEx.6-7 水龍頭/scm34=R28.6cm/s22,300220

5、2020200vAAAghAvghvvAvvAI.6.6 柏努利方程式222212112121gyvpgyvpEx.6-8 動昇力（dynamic lift）2222112121vpvp動昇力分析 w 機翼上下方距地面之高度接近 y1 y2 w 由流線稀密知上方（1）v1 大 故 P2 小，下方（2）v2小 故P2大，亦即P2P1 產生一向上之動昇力 2222112121vpvp變化球 家庭排水系統 速度、動昇力與飛行能力 速度與動昇力 2222112222211v2ACF)v(v2A)Ap(pF2121lllvpvpCl:Lift coefficientScaling Law 2/12222

6、22222vvWFvAvv2ACFAllllllllll翅膀截面積 水平飛行 愈大的鳥，所需之最低飛行速率愈高 特徵長度 swift and and ostrich w swift(21km/h),ostrich is 25 times largerkm/s105km/s215v5v525)()(so2/121210sswiftvostrichv真實流體 黏滯邊界層II.熱物理(Thermal Physics)1.溫度與熱 2.熱膨脹 3.相變化（phase changes）4.熱傳遞（Heat transfer）5.氣體動力論（Kinetic Theory of gases）6.引擎與冷凍機

7、 II.1 溫度與熱w The Celsius and Fahrenheit temperature scales TF=(9/5)TC+32 w Kelvin Scale TC=T 273.15 T3=273.16K triple point 水的三相點溫度凱式攝氏與華氏溫標攝氏與華氏溫標從最高溫到最低溫溫度計w 定容氣體溫度計w 熱偶溫度計 w Bimetallic strip w Optical pyrometer定容氣體溫度計)(16.273()(333330ppKppTTCpTghppCpT凱氏溫標的定義熱偶溫度計(thermocouple)-240 C 2700 CBimetall

8、ic strip and Optical pyrometerThermogram熱（heat）的定義和單位 w J=Joule（焦耳）w Cal=calorie（卡洛里）w Btu=British Thermal Unit Heat is the energy that is transferred between a system and its environment because of a temperature difference that exists between themEx.1-1 A candy bar 350 大卡w 供100W燈泡使用4.1hw 慢跑3 4mi II.2 熱膨脹 Bimetallic strip switch線膨脹與體膨脹3 VLVTLL熱應力 Thermal stress2716211000/106.4)19)(1012)(/100.2(mNCCmNTYLTLYLLYtgal 212VLV