北京大学：《力学 MECHANICS》课程PPT教学课件_第六章 流体 §6.1 流体静力学 §6.2 流体运动学和质量守恒 §6.3 理想流体的定常流动 §6.4 粘滞流体的流动

第六章流体

1 第六章 流体

老子:上善若水。水善利万物而不争,处众人之所恶,故几于道 孔子:“水有九德,故君子临水必观 以其不息,且遍与诸生而不为也,夫水似乎德;其流也,则卑下倨邑 必循其理,似义;浩浩乎无屈尽之期,此似道;流行赴百仞之溪而不惧, 此似勇;至量必平之,此似法;盛而不求概,此似正;绰约微达,此似 察;发源必东,此似志;以出以入,万物就以化洁,此似善化也。 和图

2 孔子：“水有九德，故君子临水必观。” “以其不息，且遍与诸生而不为也，夫水似乎德；其流也，则卑下倨邑 必循其理，似义；浩浩乎无屈尽之期，此似道；流行赴百仞之溪而不惧， 此似勇；至量必平之，此似法；盛而不求概，此似正；绰约微达，此似 察；发源必东，此似志；以出以入，万物就以化洁，此似善化也。” 老子：上善若水。水善利万物而不争，处众人之所恶，故几于道

§6.1流体静力学 §611应力和压强 F F 流体:液体和气体的统称 先看固体内任一截面的受力情况, 上下两部分的相互作用, 既有力的垂直分量,又有力的平行分量。 对任一截面,力都有三个分量,所以构成一张量

3 §6.1 流体静力学 §6.1.1 应力和压强 F  F⊥  F// 流体：液体和气体的统称  先看固体内任一截面的受力情况， 上下两部分的相互作用， 既有力的垂直分量，又有力的平行分量。 对任一截面，力都有三个分量，所以构成一张量

应力:作用在截面上单位面积的力 △F I=lim as 当形成一个立体角的 个截面上的应力矢量给定时, B 点的应力就完全确定 TTT=

4 应力：作用在截面上单位面积的力 S F T S   =  →   lim 0 当形成一个立体角的 三个截面上的应力矢量给定时， 一点的应力就完全确定。 A C B           = z x z y z z yx yy yz xx xy xz i j T T T T T T T T T T x z O y

流体不同于固体,就在于它的可流动性 静止流体内的应力,处处与所取截面垂直,只有正应力, 般表现为压应力,并且大小与截面的取向无关, 通常称此应力为该点的压强。 △F p=lim △S→>0 △S 压强单位:1Pa=1N/m2 I bar=10 Pa I mmHg=133.32 Pa, latm=760 mmHg=1.01325×10°Pa=1.013bar=1013mb 5

5 流体不同于固体，就在于它的可流动性。 静止流体内的应力，处处与所取截面垂直，只有正应力， 一般表现为压应力，并且大小与截面的取向无关， 通常称此应力为该点的压强。 S F p S   =  → lim 0 压强单位： 2 1Pa =1N/m 1atm 760 mmHg 1.01325 10 Pa 1.013 bar 1013mb 1mmHg 133.32 Pa, 1bar 10 Pa, 5 5 = =  = = = =

s612帕斯卡原理 帕斯卡原理:作用在密闭容器中流体上的压强等值地 传到流体各处和器壁上去 Pressure on fluid Force small cylinder, usually Input F2=A2 F1 supplied by an air Force A compressor. P1=1 Multiplication A of force d A d Fluid 各种油瓜和水压机械 Fidi= F2d2 You have to pay for the 都是根据帕斯卡原理制成的 multi plied output force by d1 Fr 2 A2 dz exerting the smaller input A force through a larger distance 6

6 §6.1.2 帕斯卡原理 帕斯卡原理：作用在密闭容器中流体上的压强等值地 传到流体各处和器壁上去。 各种油压和水压机械 都是根据帕斯卡原理制成的

§613阿基米德原理 阿基米德原理:物体在流体中所受的浮力 等于该物体排开同体积流体的重量 是 Volume of Equal water at volume equilibrium solid object Mass of- Apparent mass Density y Volume when submerged of water of object 440 grams 14.2 gramsci 31cm3 ackee 18 I mr! 7

7 §6.1.3阿基米德原理 阿基米德原理：物体在流体中所受的浮力 等于该物体排开同体积流体的重量

浮力和浮心 浮心:浮力的作用点 浮心位于被物体所排开的同体积、同形状的流体的重心上 F 仔子 2222222-22222 F 2222222 上1 1- 22222222-2222222-2222222222222222222222222222222222222222222 222222222222222 22222222222-222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

8 浮力和浮心 浮心：浮力的作用点 浮心位于被物体所排开的同体积、同形状的流体的重心上。 G  F浮  F浮  F浮  G  G 

§6.1.4静止流体中的压强分布 流体不可压缩,即密度不变 (1)等高的地方压强相等 5- (2)高度相差h的两点间压强差为p8h -----

9 §6.1.4 静止流体中的压强分布 （1）等高的地方压强相等 （2）高度相差 h 的两点间压强差为 gh 流体不可压缩，即密度不变

标准大气层 散逸层 140 120 Aurora THERMOSPHERE 110 温度随高度的变 热层 100 Meteor MESOSPHERE 4中层 STRATOSPHERE 20 平流层 Maximum ozone Mt Everest TROPOSPHERE 对流层 -100-90-80-70-60-50-40-30-20-1001020304050℃ 40-120-100-80-60-40-200201406080100120F

10 对流层 平流层 中层 热层 散逸层 温度随高度的变化 标准大气层