1、目的要求：目的要求：了解流體力學課程在本專業中的應用，認識到流體力學是建筑環境與設備工程專業主要專業技術基礎課，了解流體力學的研究對象、任務以及流體力學的研究方法；掌握表面力和質量力的區別。掌握流體的連續介質模型、流體的主要物理性質：易流動性、密度與重度、粘性與理想流體模型、壓縮性與不可壓模型、表面張力特性、汽化壓強特性。 教學重點：教學重點：作用在流體上的力：表面力和質量力；流體的連續介質模型、密度與重度、粘性與理想流體模型、牛頓內摩擦定律、壓縮性與不可壓縮性流體模型。教學難點：教學難點：表面力和質量力的區別，連續介質模型、牛頓內摩擦定律。一、流體力學的研究對象一、流體力學的研究對象 流體力

2、學是近代力學的一大分支，它是研究流體的平衡和機械運動規律以及流體與周圍物體之間相互作用的科學，主要是確定流體的速度分布，壓強分布與能量損失，以及流體與固體相互間的作用力與作用力矩。 流體力學中研究得最多的流體是水和空氣。除水和空氣以外流體還包括作為汽輪機工作介質的水蒸汽、潤滑油、石油、含泥沙的水體、血液、溶化狀態下的金屬和燃燒后產生的成分復雜的氣體，高溫條件下的等離子體等等。 流體力學是一門即古老又新興的學科，存在著極為 廣闊的研究天地。 二、流體力學的任務二、流體力學的任務 例如：航空、航天、航海、天文氣象、地球物理、水利水電、熱能制冷、土建環保、石油化工、氣液輸送、燃燒爆炸、冶金采礦、生物

3、海洋、軍工核能、機械制造、機械工程等等部門都有許多流體力學問題。三、流體力學的研究方法三、流體力學的研究方法 流體力學有三種研究方法。一種是理論方法，分析問題的主次因素提出適當的假定，抽象出理論模型（如連續介質、理想流體、不可壓縮流體等等），適用數學工具尋求流體運動的普遍解。一種是實驗方法，將實驗流動問題概括為相似的實驗模型，在實驗中觀察現象、測定數據并進而按照一定方法推測實驗結果。再一種是計算方法，根據理論分析與實驗觀測擬訂實驗方案，通過編制程序輸入數據，用計算機算出數值解。 這三種研究方法各有所長，也各有所短。需要相輔相成才有利于推進流體力學的發展。 現代流體力學已將這三種方法有機地結合起

4、來，推動了流體力學的飛速發展。 古希臘的阿基米德對流體力學學科的形成作出第一貢獻。他建立了包括物理浮力定律和浮力穩定性在內的液體平衡理論。奠定了流體靜力學的基礎。 四、流體力學的發展史四、流體力學的發展史流體力學的形成和發展大致分為五個時期五個時期： 第一時期：公元前二十世紀前。 拋射體在流體中的運動問題的提出。第二時期：公元前二十世紀至十七世紀下葉。 阿基米德浮力的定量理論； 馬里奧特測量運動物體阻力的天稱； 帕斯卡 流體靜力學的基本關系式； 第三時期：十七世紀下葉至二十世紀初葉。 牛 頓 粘性流體的剪應力公式； 伯 努 力 定常不可壓縮流體的伯努力定理； 第四時期：二十世紀初葉至中葉。普

5、朗 特 邊界層理論。 歐 拉 流體運動的描述方法和無粘性流體運動的方程組; 拉格朗日 流函數；雷 諾 雷諾實驗、雷諾方程式；納維斯托克斯粘性流體運動微分方程。第五時期：二十世紀中葉以后。 流體力學開始研究氣象、海洋、石油、化工、能源、環保和建筑等領域中的流體力學問題，并與有關鄰近學科相互滲透，形成許多新分支。五、如何學好流體力學五、如何學好流體力學 1.掌握從一般到特殊的學習方法 從物體機械運動普遍規律出發，掌握一般形式的基本方程組，再根據具體條件分析具體問題，派生方程只是基本方程在不同條件下的簡化應用。 2.在掌握“三基”上下功夫 掌握基本原理、基本概念、基本方法掌握基本原理、基本概念、基本

6、方法，反復訓練，深刻理解。 3.認真聽課，適當記筆記 對自己認為的重點、難點認真聽老師的講解和處理方法，對典型的課堂例題，應記錄分析問題的思路、解題步驟。 4.作好預習，有準備地聽課 對較難章節，一定要預習，看不懂的地方重點聽老師講解，要把70的精力放在看書上，重要的是理解，不要死記硬背。 5.解題規范化，加強基本功訓練 作業最好抄題，便于復習時參考。堅持用物理方法解題，要拆題型，認真歸納，明確其中知識點，掌握解題思路和方法步驟，達到解題觸類旁通，舉一反三的目的。 6.重視實驗，親手去做 對教學大綱中規定的實驗都親自認真去做，加強對所學知識的理解、應用和升華。培養獨立的動手能力，也為將來進行科

7、學實驗研究奠定基礎。一、質量力一、質量力 質量力是作用在流體的每一個質點（或微團）上的力，與流體微團質量成正比并且集中作用在微團質量中心上。定義：定義：FBm 為單位質量的質量力，簡稱單位質量力。其單位為N/kg或m/s2，與加速度的單位因次相同與加速度的單位因次相同。質量力 重力直線運動慣性力 離心慣性力 - -質量力質量力Gmg Fma 2RFm r 上式以向量形式表示。P PT TF FA A 作用于單位面積上的切力稱為切應力，以表示 壓強和切應力的單位：N/m2（Pa），KN/m2（KPa）PpA0limAPdppAdA A0limAdAdA 作用于單位面積上的壓力稱為壓強，以作用于單

8、位面積上的壓力稱為壓強，以p表示表示一、慣性一、慣性 慣性是物體保持其原有運動狀態的一種性質。慣性是物體保持其原有運動狀態的一種性質。表征某一流體的慣性大小可以用該流體的表征某一流體的慣性大小可以用該流體的(1)(1)密密度度,(2),(2)重度重度( (容重容重) )。mV0limVmdmVdV對于均質流體的密度：對于非均質流體的密度：(1)(1)密度密度 重度（容重）是單位體積流體的重量，重度（容重）是單位體積流體的重量，以符號以符號表示，單位是表示，單位是N/mN/m3 3GV0limVGdGVdV對于均質流體的密度：對于非均質流體的密度：(2)(2)重度（容重）重度（容重）0limVG

9、dGVdV 溫度T()水（/m3）空氣（/m3）0510152025303540999.91000.0999.7999.1998.2997.1995.7994.1992.21.2931.2701.2481.2261.2051.1851.1651.1471.128 流體具有流動性，流體內部質點間或流層間因相對運動流體具有流動性，流體內部質點間或流層間因相對運動而產生內摩擦力（內力）以反抗相對運動的性質（流而產生內摩擦力（內力）以反抗相對運動的性質（流體在流體在流動狀態下抵抗減切變形的性質）稱為動狀態下抵抗減切變形的性質）稱為流流體的粘性。體的粘性。 二、粘性二、粘性v v牛頓內摩擦定律牛頓內摩擦

10、定律dyduATdydutandudtdddyduddydtdudtdyuu+dud 流體的運動粘度和動力粘度溫度T()水的動力粘度（10-3Ns/m2）水的運動粘度（10-6m2/s）空氣的動力粘度（10-3Ns/m2）空氣的運動粘度（10-6m2/s）05101520253035401.7921.5191.3081.1001.0050.8940.8010.7230.6561.7921.5191.3081.1411.0070.8970.8040.7270.6610.01720.01780.01830.01870.019213.714.715.716.617.6dudy0牛頓流體賓厄姆塑性體擬

11、塑性流體00dyduyu0u01. 00210005. 132/201. 0mN（2）F=T=A=0.2012=0.402N四、壓縮性和膨脹性四、壓縮性和膨脹性 壓縮性壓縮性體積壓縮系數體積壓縮系數1/dpdpEdd E的單位為N/m2液體的壓縮性很小，一般可將水作為不可壓縮液體處理 /ddV Vdpdp 的單位為m2/N 流體的彈性模量熱脹性熱脹性 a單位為T-1氣體具有顯著的壓縮性和膨脹性 當氣體運動速度小于一定的速度，如50m/s，可不考慮其壓縮性/dV VdT體積膨脹系數體積膨脹系數 在供熱通風工程中，所遇到的大多數氣體流動，速度在供熱通風工程中，所遇到的大多數氣體流動，速度遠小于音速

12、，其密度變化不大（當速度等于遠小于音速，其密度變化不大（當速度等于68m/s時，密時，密度變化為度變化為1%；當速度等于；當速度等于150m/s時，密度的變化也只有時，密度的變化也只有10 % ），可當作不可壓縮流體看待。），可當作不可壓縮流體看待。液體表層的分子受到上下兩側分子的引力不同，液體表層的分子受到上下兩側分子的引力不同，在合引力的作用下，液體表面仿佛是一張拉緊的在合引力的作用下，液體表面仿佛是一張拉緊的彈性膜。從宏觀上看，這種存在于液體表面上的彈性膜。從宏觀上看，這種存在于液體表面上的拉力稱為液體的表面張力拉力稱為液體的表面張力液體表面張力的大小可用表面張力系數液體表面張力的大小可

13、用表面張力系數表示，表示，的單位為的單位為N/m21cos( )44cos( )dd h ghgd 毛細現象毛細現象 h21cos( )44cos( )dd h ghgd 由于表面張力的作用，管內的液體表面會高于或低于由于表面張力的作用，管內的液體表面會高于或低于管外的液面，稱為毛細管現象管外的液面，稱為毛細管現象接觸角接觸角PP0R液體液體氣體氣體接觸角概念：當液體與固體壁面接觸時，在液體與固體壁面接觸處作液體表面的切面，此切面與固體壁面在液體內部所夾部分的角度 稱為接觸角，當 為銳角時，液體潤濕固體，當 為鈍角時，液體不潤濕固體。水與玻璃的 = 80900 水銀的 = 1380dh2 .3

14、0dh8 .10 計算公式中的單位以mm計 水銀在玻璃管中的降低值的計算公式連續介質連續介質流體的宏觀特性和微觀運動質點的概念：宏觀看非常小，可視為空間的一個點；微觀看又很大，每個質點包含足夠多的分子并保持著宏觀運動的的一切特性連續介質模型將流體看作由無數沒有微觀運動的質點組成的沒有空隙的連續體，表征表征流流體運動體運動的各物理量在時間和空間上都是連續分布的各物理量在時間和空間上都是連續分布和連續變化的和連續變化的無黏性無黏性實際流體總是存在粘性，實際流體稱為實際流體總是存在粘性，實際流體稱為粘性流體粘性流體為簡化研究，忽略為簡化研究，忽略流流體的粘性，引入理體的粘性，引入理想想流流體的概念體的概念不可壓縮不可壓縮 (1)空氣的體積彈性模數E (a). P (b). T (c). (d). RT思考題(a) (2) -是非牛頓流體 (a). 水 (b).空氣 (c).血液 (d).瀝青思考題( C) (D) (3) 流體的粘性與流體的-無關 (a). 分子內聚力 (b).分子動量交換 (c). 溫度 (d).