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第六章流体力学基础基本概念一、流体的粘滞性流体流动时，由于流体与固体壁面的附着力及流体本身的分子运动和内聚力，使各流体层的速度不相等。
在两个相邻流体层之间的接触面上，将产生一对阻碍两层流体相对运动的等值反向的摩擦力，叫做内摩擦力。
流体的粘滞性：流体流动时产生内摩擦力的性质。
二、理想流体与实际流体粘性流体：具有粘性的流体（实际流体）。
理想流体：忽略了粘滞性的流体。
三、流体流动的基本概念1．稳定流动与非稳定流动(1)稳定流动运动流体内任意点的速度u和压力p仅仅是空间坐标()z,的函数，而不x,y随时间变化而变化。
()zu,=,uyx()z,p,=xyp(2)非稳定流动运动流体内任意点的速度u和压力p不仅是空间坐标()z,的函数，也随x,y时间而不同。
()t z,,=u,yxu()t z,,=pp,yx2．迹线与流线(1)迹线流体质点的运动轨迹。
(2)流线流场：流体流动的空间。
流线：是流场中某一瞬间绘出的一条曲线，在这条曲线上所有各流体质点的流速矢量与该曲线相切。
流线的性质：①稳定流动时，流线形状不随时间而变化；②稳定流动时，同一点的流线始终保持不变，且流线上质点的迹线与流线重合，即流线上的质点沿流线运动；③流线既不会相交，又不能转折，只能是光滑的曲线。
假定某一瞬间有两条流线相交于M点或转折。
M处就该有两个速度矢量，这是不符合流线的定义。
3．流管、微小流速及总流(1)流管在流场中取出一段微小的封闭曲线，过这条曲线上各点引出流线，这些流线族所围成的封闭管状曲面。
(2)微小流束及总流流束：在流管中运动的流体。
微小流束：断面无穷小的流束称为微小流束。
微小流束断面上各点的运动要素相等。
流管内的流体只能在流管内流动，流管外的流体也只能在流管外流动。
伯努利方程一、理想流体的伯努利方程仅在重力作用下作稳定流动的理想流体gu g p Z g u g p Z 2//2//22222111++=++ρρ=常数1Z 和2Z ：过流断面1-1和2-2距基准面0-0的高度，1u 和2u ：断面1-1和2-2的流速，1p 和2p ：断面1-1和2-2的压力，ρ：为流体密度。
流体力学练习题流体的粘滞力和雷诺数的计算流体力学练习题 - 流体的粘滞力和雷诺数的计算在流体力学中，粘滞力和雷诺数是两个重要的概念，对于研究流体行为非常关键。
本文将介绍流体的粘滞力和雷诺数的计算方法，以及它们在实际应用中的重要性。
一、粘滞力粘滞力是指两个相邻流体层之间由于粘滞作用而产生的内摩擦力，也称为剪切应力。
它的大小取决于流体的黏度以及流体层之间的速度差。
对于牛顿流体，粘滞力和剪切应力成正比。
在实际应用中，计算流体的粘滞力非常重要。
下面是计算粘滞力的公式：粘滞力 = 黏度 ×剪切应力其中，黏度是流体的物性参数，剪切应力是流体层之间的速度差产生的应力。
通过测量流体的阻力和流速，我们可以计算得到粘滞力的数值。
二、雷诺数雷诺数是描述流体流动稳定性和湍流发展的一个重要无量纲参数。
它由物理学家雷诺在19世纪末提出，并被广泛应用于流体力学研究中。
雷诺数的计算公式如下：雷诺数 = 流体的惯性力 / 流体的粘滞力其中，流体的惯性力是指其惯性作用对粘滞作用产生的影响。
雷诺数的大小决定了流体流动的特性，当雷诺数小于一定阈值时，流体流动稳定；而当雷诺数超过该阈值时，流体流动变得湍流。
三、流体力学中的应用1. 工程设计流体力学中的粘滞力和雷诺数计算对于工程设计至关重要。
例如，对于飞机设计，需要考虑飞机外表面的粘滞力，以确定最佳的外形设计来减少飞行阻力。
此外，在航空航天、汽车和船舶等领域，流体力学的应用也涉及到对粘滞力和阻力的计算和优化。
2. 管道流动在管道流动中，粘滞力和雷诺数的计算可以帮助工程师确定管道内液体的流动特性。
通过计算黏度和剪切应力，可以预测液体在管道中的输送速度和阻力。
这对于设计合适的管道系统以及预防管道堵塞和泄漏非常重要。
3. 空气动力学在空气动力学中，粘滞力和雷诺数的计算可用于分析飞行器在空气中的运动。
通过计算粘滞力和雷诺数，可以研究空气对飞机的阻力以及飞行器在不同飞行速度下的稳定性。
总结：粘滞力和雷诺数在流体力学中起着重要的作用。
流体力学1流体的粘滞性（1）流体粘性概念的表述①运动流体具有抵抗剪切变形的能力，就是粘滞性，这种抵抗体现在剪切变形的快慢（速率）上。
②发生相对运动的流体质点（或流层）之间所呈现的内摩擦力以抵抗剪切变形（发生相对运动）的物理特性称为流体的黏性或黏滞性。
③黏性是指发生相对运动时流体内部呈现的内摩擦力特性。
在剪切变形中，流体内部出现成对的切应力 ，称为内摩擦应力，来抵抗相邻两层流体之间的相对运动。
④粘性是流体的固有属性。
但理想流体分子间无引力，故没有黏性；静止的流体因为没有相对运动而不表现出黏性。
2毛细管现象①将直径很小两端开口的细管竖直插入液体中，由于表面张力的作用，管中的液面会发生上升或下降的现象，称为毛细管现象。
②毛细管现象中液面究竟上升还是下降，取决于液体与管壁分子间的吸引力（附着力）与液体分子间的吸引力（内聚力）之间大小的比较：附着力>内聚力，液面上升；附着力<内聚力，液面下降。
③由液体重量与表面张力的铅垂分量相平衡，确定毛细管中液面升降高度h，④为减小毛细管现象引起误差，测压用的玻璃管内径应不小于10mm。
3流体静压强的两个基本特性①静压强作用的垂向性：静止流体的应力只有内法向分量—静压强（静止流体内的压应力）。
②静压强的各向等值性：静压强的大小与作用面的方位无关—静压强是标量函数。
4平衡微分方程的物理意义（1）静压强场的梯度p 的三个分量是压强在三个坐标轴方向的方向导数，它反映了标量场p在空间上的不均匀性(inhomogeneity)。
（2）流体的平衡微分方程实质上反映了静止（平衡）流体中质量力和压差力之间的平衡。
（3）静压强对流体受力的影响是通过压差来体现的5测压原理（1）用测压管测量测压管的一端接大气，可得到测压管水头，再利用液体的平衡规律，可知连通的静止液体区域中任何一点的压强，包括测点处的压强。
如果连通的静止液体区域包括多种液体，则须在它们的分界面处作过渡6拉格朗日法：着眼于流体质点，跟踪质点描述其运动历程。
流体运动的几个基本概念流体运动是指液体或气体在受到外力作用下的运动现象。
在研究流体力学时，我们常常关注一些基本概念来描述和分析流体的运动行为。
下面我将介绍一些与流体运动密切相关的基本概念。
一、速度与流速速度是描述流体运动的一个基本概念，表示流体在单位时间内沿某一方向移动的距离。
速度可以用矢量来表示，包括大小和方向两个要素。
流速则是流体元素在某一方向上的瞬时速度，通常用标量来表示。
二、流线与流管流线是描述流体运动轨迹的曲线，它可以用于表示流体的速度、流速和速度分布等信息。
流线上的任意一点的切线方向即为该点的流速方向。
多个流线构成的集合称为流管，流管的截面称为流面。
流线和流管是研究流体运动的重要工具，可以用以分析流体的流动。
三、流量与流量密度流量是指单位时间内通过某一横截面的流体的体积，用于衡量单位时间内流体流动的多少，流量的单位通常是立方米每秒（m³/s）。
而流量密度是指单位时间内通过单位横截面的流体的体积，通常用标量表示。
流量密度与流速成正比，与截面积成反比。
四、黏性与粘滞系数黏性是指流体内部的分子间相互作用所产生的阻碍流体相对运动的力量。
黏性越大，流体的阻力越大，流体越难以流动。
粘滞系数是描述流体黏性的物理量，单位是帕斯卡秒（Pa·s）。
常见的流体如水和空气的黏滞系数较小，而像汽油和胶水等高黏度液体则黏滞系数较大。
五、雷诺数与流态雷诺数是描述流体运动的重要参数，用于衡量惯性力和黏性力在流体运动中的相对重要性。
雷诺数越大，流体的惯性作用越显著，流体流动越剧烈，流态趋于紊乱；雷诺数越小，黏性作用越重要，流体流动越平稳，流态趋于稳定。
六、层流与湍流层流是指流速在流体中各点之间变化较小，流线平行且相互不交错的流动状态。
层流时流体分子的流动方式有序，黏性力起主导作用。
湍流则是指流速在流体中各点之间变化较大，流线交错且混乱的流动状态。
湍流时流体分子的流动方式无序，惯性力起主导作用。
当雷诺数较小时，流态倾向于层流；当雷诺数较大时，流态倾向于湍流。
流体的黏性和粘度流体的黏性和粘度是物理学中重要的概念，在液体和气体动力学中起着关键的作用。
黏性是指流体内部分子间存在的相互作用力，而粘度是黏性的定量度量。
本文将详细解释流体黏性和粘度的概念，并探讨它们的应用和测量方法。
一、黏性与粘度的定义流体的黏性是指流体内部分子间相互作用力的一种性质。
黏性越大，分子间的牵引力越强，流体越难流动。
黏性的存在使得流体在受力作用下产生内摩擦，从而产生粘滞阻力。
黏性主要是由两种相互作用力引起的：分子之间的吸引力和分子之间的排斥力。
粘度是量化黏性的物理量，是指单位面积的流体在单位时间内流动的量。
粘度越大，流体越难流动，反之亦然。
粘度的单位通常用帕斯卡秒（Pa·s）或毫帕秒（mPa·s）来表示。
二、黏性和粘度的应用1. 流体力学黏性和粘度在流体力学中起着至关重要的作用。
当流体通过管道或空间中的任何限制或不均匀性时，黏度的存在导致了流动的阻力。
这种阻力会影响气体流动、液体流动以及物体在流体中的运动。
2. 工程应用黏性和粘度对于各种工程应用也非常重要。
例如，在工程设计中，需要考虑黏性和粘度因素，以确保润滑剂在机械部件之间的摩擦最小，减少能量损耗。
此外，汽油、润滑油和液态材料的黏度也是决定其使用性能和适用范围的重要因素。
三、黏性和粘度的测量黏性和粘度的测量方法有很多种，下面介绍几种常用的方法：1. 粘度计法粘度计是一种用于测量液体黏度的工具，基于流体通过测量装置时的运动阻力来确定粘度。
常见的粘度计有旋转式粘度计、杯式粘度计和奇异式粘度计。
2. 流速测量法流速测量法是通过测量在流体通过管道或通道时的时间和距离，计算出流体的平均速度和黏度。
这种方法适用于较稀薄的流体，如淡的溶液和染料。
3. 激励响应法激励响应法是通过在流体中施加一个激励（如震动或旋转），然后测量流体对激励的响应来计算粘度。
这种方法通常用于高粘度的流体或浆状物。
四、流体黏性和粘度的重要性流体的黏性和粘度对于理解流体力学、工程应用和科学研究都是至关重要的。
1.粘滞性：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质。
牛顿内摩擦定律：流体的内摩擦力大小与流体性质有关，与流体速度变化梯度和接触面积成正比。
非牛顿流体。
2.液体的动力粘滞系数随温度升高而减小，气体的动力粘滞系数随温度升高而增大。
通常的压强对流体的动力粘滞系数影响不大，高压下流体的动力粘滞系数随压强的升高而增大。
3.连续介质：将流体认为是充满其所占据空间无任何空隙的质点所组成的连续体。
无黏性流体：不考虑黏性作用的流体。
不可压缩流体：不计压缩性和热膨胀性对流体物理性质简化。
4.理想流体：不考虑黏性作用的流体。
5.实际流体：考虑黏性流体作用的实际流体。
6.流体在静止时不能承受拉力和切力，所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线。
7.由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。
8.在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。
满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。
9.阿基米德原理：无论是潜体或浮体的压力体均为物体的体积，也就是物体排开液体的体积。
10.重力大于浮力，物体下沉至底。
重力等于浮力，物体在任一水深维持平衡。
重力小于浮力，物体浮出液体表面，直至液体下部分所排开的液体重量等于物体重量为止。
11.（1）等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇；（2）在同一水平面上的轴心压强最低，边缘压强最高。
12.绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。
相对压强：当地同高程的大气压强ap为零点起算的压强。
压力表的度数是相对压强，通常说的也是相对压强。
1atm=101325pa=10.33mH2O=760mmHg.13.和大气相通的表面叫自由表面。
14.流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合，这条曲线叫流线。
区别：迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。
