流体佯谬由于牛顿力学的巨大成功课件.ppt

1、 由于牛顿力学的巨大成功，人们对牛顿确定由于牛顿力学的巨大成功，人们对牛顿确定的三大定律深信不疑，奉之为金科玉律，然而在的三大定律深信不疑，奉之为金科玉律，然而在生活中，我们常常会惊异的发现流体表现出一些生活中，我们常常会惊异的发现流体表现出一些意想不到的效应。例如：意想不到的效应。例如：从受力角度，b图小球将向右侧做加速运动，但是实践证明小球仍保持如图状态。难道牛顿运动定律不适用上述小球的运动？！科学家们称上述现象为流体佯谬，经瑞典科学家丹尼尔伯努利(D.Berhoulli)的探索，成功地解释了流体佯谬，从而奠定了流体力学的基础 流体(fluid)力学l重点：理想流体，流线，流管，流量，连续

2、性 方程，伯努利方程；粘滞流体，流动形态，流动规律，离心机原理。1.理想流体(ideal fluid)一.几个概念l1.流体：具有流动性的连续介质，是液体与气体的总称。l特点：流体内各部分间易发生相对运动，无固定形状。l2.理想流体：完全不可压缩，无粘滞性的流体。压缩性：分子间距：气体：10-9m，液体：10-10m，液体的压缩性较小，一般情况下可忽略。（水在1000atm下，体积缩小5）。粘滞性(viscosity)：内摩擦力，各层相对流动时，相邻两层间的相互作用力。有些液体（水、酒精）粘滞性较小,在流动范围不大，管道较粗时可忽略粘滞性。3.定常流动（稳定流动）(steady line fl

3、ow)流体流经的空间内，各点的流速不随时间变化。注意与匀速 流动相区别。4.流线(stream line)流体质元的流动轨迹，切线方向为流速方向。定常流动：流线是否随时间变化？l5.流管(tube of flow)l流线组成的管道。l二.连续性方程(equation of continuity)l导出v与s之关系l见图：；截面的体积：流过时间内，tvSVSt111121VV由不可压缩性可得：2211vSvS即：恒量或：Svv1v2的体积：流过2StSvV222lQ=sv单位时间内流过截面s的体积，称体积流量(volume rate of flow)。上式也称流量守恒方程。l质量流量(mass

4、rate of flow)：Qm=sv三.伯努利方程(Bernoullis theorem)讨论流体各处h，v，p的关系l事例1.我国列车全面提速 l后，在高速行驶的列车上l有时 出现了车窗玻璃飞l落的现象。事例2.豪克号海难事件l1.导出：由功能原理讨论：见图，时间流到，经取流体元2121sstssmssss设为相等质量与流体元，,221112EEE流动前后的能量差：)21()21(211222mvmghmvmghtvsPW1111压力功：tvsPW22221221EEWW由功能原理得：mghvmghvmPP）（）（）（121222212121S1S2v1v2p2p1l将上式化简，得：)21

5、()21(12122221ghvghvPP222212112121ghvPghvP得：恒量或：ghvP221置点要在同一流线上。伯努利方程中的两个位注意：高度。为相对某一参考平面的与21hh守恒方程。伯努利方程实质是能量l2.应用：l（1）空吸作用l见图：作用原理：v0PPl（2）小孔流速 见P98例5.1：由伯努利方程可得：取流线,ABBBBAAAghvpghvp222121hhhvppBAABA，0ghvB2ABl（3）流速计 见图：.度差很小可忽略端高端与型管BAU由伯努利方程得,0Av221BBAvPP汽汽液汽 2)(2 hgPPvBABl（4）流量计 见图由伯努利方程2222112121vpvp和连续性方程2211vsvs联立可得：)(2222121sspgsssvQ习题习题:P.119