1、p1Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University黄社华黄社华武汉大学武汉大学2019.32019.3p2Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan Universityv 流体（气体和液体）区别于固体的主要物理流体（气体和液体）区别于固体的主要物理特性是易于流动。特性是易于流动。v 运动流体具有抵抗剪切变形的能力，这种抵运动流体具有抵抗剪切变形的能力，这种抵抗体现在限制剪切变形的速率而不是大小上，抗体现在限制剪切变形的速率而不是大小上，这就是粘滞性。这就是粘滞性。p3Hy
2、draulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan Universityv 流体能承受压力，抵抗压缩变形。流体能承受压力，抵抗压缩变形。v 流体不能承受集中力，只能承受分布力。流体不能承受集中力，只能承受分布力。v 一般情况下流体可看成是连续介质。一般情况下流体可看成是连续介质。v 流体的上述物理力学特性使流体力学（水力流体的上述物理力学特性使流体力学（水力学）成为宏观力学的一个独特分支。学）成为宏观力学的一个独特分支。p4Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University力学力学11 课
3、程概述 工程流体力学的学科性质工程流体力学的学科性质研究对象研究对象力学问题载体力学问题载体 宏观力学分支宏观力学分支遵循三大守恒原遵循三大守恒原理理 流体力学流体力学水力学水力学流体流体水水力学力学强调水是主要研究对象强调水是主要研究对象偏重于工程应用，水利偏重于工程应用，水利工程、流体动力工程专工程、流体动力工程专业常用业常用 p5Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University1.1.流体在外力作用下，静止（相对平衡）与运动的规律；流体在外力作用下，静止（相对平衡）与运动的规律；2.2.流体与边界的相互作用。流体与边界的
4、相互作用。工程流体力学（水力学）的主要研究内容工程流体力学（水力学）的主要研究内容固定边界：水工建筑物、河床、海洋平台等固定边界：水工建筑物、河床、海洋平台等 运动边界：流体机械运动边界：流体机械、飞机、船只等飞机、船只等流体静力学：研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，流体静力学：研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系；作用于流体上的各种力之间的关系；流体动力学：研究流体处于运动状态时，作用在流体上流体动力学：研究流体处于运动状态时，作用在流体上的力与各运动要素之间的相互关系，以及运动特性与能的力与各运动要素之间的相互关系，以及运动特性与能量转换的关系等。量转换
5、的关系等。运动要素：描述流体运动状态的特性量，如速度、加速度、压强、运动要素：描述流体运动状态的特性量，如速度、加速度、压强、温度以及其它物理量如密度、粘性等。温度以及其它物理量如密度、粘性等。p6Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University流体力学流体力学动力机械动力机械 水利水电水利水电航空航空航天航天交通运输交通运输 环境环境 气象气象 石油化工石油化工 钢铁冶金钢铁冶金 生物生物 空气和水是地球上广泛存在的物质，所以与流体运动关联的力空气和水是地球上广泛存在的物质，所以与流体运动关联的力学问题是很普遍的。流体力学在
6、许多工程领域有着广泛的应用，学问题是很普遍的。流体力学在许多工程领域有着广泛的应用，对水利水电、流体动力工程专业来讲，其重要性不言而喻。对水利水电、流体动力工程专业来讲，其重要性不言而喻。与流体力学相关的工程领域和学科与流体力学相关的工程领域和学科p7Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University排球排球足球足球网球网球游泳游泳赛艇赛艇铁饼铁饼高尔夫球高尔夫球赛跑赛跑赛车赛车标枪标枪乒乓球乒乓球羽毛球羽毛球大部分竞技体育项目与流体力学有关 p8Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory
7、,Wuhan University 课程地位课程地位 工程流体力学（水力学）是一门重要的专业基础课程，它工程流体力学（水力学）是一门重要的专业基础课程，它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程的学习将有是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程的学习将有利于数理、力学基础知识的巩固与提高，培养分析、解决实际利于数理、力学基础知识的巩固与提高，培养分析、解决实际问题的能力，为专业课程的学习打下坚实基础。问题的能力，为专业课程的学习打下坚实基础。数理、力学数理、力学 基础课程基础课程工程流体力学工程流体力学（水力学）（水力学）专业基础课程专业基础课程水利、动力工水利、动力工程有关专业课程有
8、关专业课程程p9Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 水工建筑物及河槽所受水力荷载水工建筑物及河槽所受水力荷载 水工建筑物及河槽过流能力水工建筑物及河槽过流能力 水流流动形态水流流动形态 水电（泵）站能量利用和消耗水电（泵）站能量利用和消耗水利水电工程中的部分流体力学问题：水利水电工程中的部分流体力学问题：p10Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 流体力学的研究方法流体力学的研究方法理论分析、实验研究和数值计算相结合。三个方面是互理论
9、分析、实验研究和数值计算相结合。三个方面是互相补充和验证，但又不能互相取代的关系。相补充和验证，但又不能互相取代的关系。基本假设基本假设 数学模型数学模型 解析表达解析表达 理论分理论分析析数值计算数值计算 实验研究实验研究 数学模型数学模型 数值模型数值模型 数值解数值解 模型试验模型试验 量测数据量测数据 换算到原型换算到原型 p11Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University优优 势势局局 限限理论分析对 流 动 机 理 解 析 表对 流 动 机 理 解 析 表达，因果关系清晰。达，因果关系清晰。受基本假设局限，少数
10、受基本假设局限，少数情况下才有解析结果。情况下才有解析结果。实验研究（模型试验）直接测量流动参数，直接测量流动参数，找到经验性规律。找到经验性规律。成本高，对量测技术要成本高，对量测技术要求高，不易改变工况，求高，不易改变工况，存在比尺效应。存在比尺效应。数值计算扩大理论求解范围，扩大理论求解范围，成本低，易于改变工成本低，易于改变工况，不受比尺限制。况，不受比尺限制。受理论模型和数值模型受理论模型和数值模型局限，存在计算误差。局限，存在计算误差。p12Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University有无固定的有无固定的体积？
11、体积？能否呈现能否呈现流动性？流动性？是否容易是否容易被压缩？被压缩？流体流体气体气体无无能能易易液体液体有有能能不易不易固体固体有有否否不易不易呈现流动性？呈现流动性？流体流体固体固体 流体最主要的物理特性流体最主要的物理特性12 流体的物理性质p13Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University流体几乎不能承受拉力，没有抵抗拉伸变形的能力。流体几乎不能承受拉力，没有抵抗拉伸变形的能力。流体能承受压力，具有抵抗压缩变形的能力。流体能承受压力，具有抵抗压缩变形的能力。关于流体承受剪切力，抵抗剪切变形能力的叙述：关于流体承受剪
12、切力，抵抗剪切变形能力的叙述：一一.流体的基本特性流体的基本特性 流动性流动性什么是剪切力、什么是剪切力、剪切变形和抵剪切变形和抵抗剪切变形的抗剪切变形的能力？能力？p14Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 流体流体在静止时不能在静止时不能承受承受剪切力，抵抗剪切变形。剪切力，抵抗剪切变形。流体流体只有在运动状态只有在运动状态下下，当流体质点之间有，当流体质点之间有相对运动时，相对运动时，才能才能抵抗抵抗剪切变形。剪切变形。只要有剪切力只要有剪切力的作用，流体的作用，流体就不会静止下就不会静止下来，发生连续来，发
13、生连续变形而流动。变形而流动。作用在流体上的剪切力不论作用在流体上的剪切力不论多么微小，只要有足够的时多么微小，只要有足够的时间，便能产生任意大的变形。间，便能产生任意大的变形。运动流体抵抗剪切变形的能力（产生剪切应力的大小）体现在运动流体抵抗剪切变形的能力（产生剪切应力的大小）体现在变形的速率上，而不是变形的大小（与弹性体的不同之处）。变形的速率上，而不是变形的大小（与弹性体的不同之处）。p15Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University设想放置在敞口容器中初始表面有隆起或凹陷的液体之运动设想放置在敞口容器中初始表面有隆
14、起或凹陷的液体之运动和变形过程可以帮助理解以上论述。当液面不水平时，重力和变形过程可以帮助理解以上论述。当液面不水平时，重力起到剪切力的作用，使液体变形，最终当液面绝对水平时，起到剪切力的作用，使液体变形，最终当液面绝对水平时，剪切力为零，液体变形也终止。不同的液体都能完成上述变剪切力为零，液体变形也终止。不同的液体都能完成上述变形过程，但所需的时间不同。形过程，但所需的时间不同。p16Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University二二.流体质点概念和连续介质假设流体质点概念和连续介质假设个分子个分子16107.2 1mm3
15、空气空气(1个大气压，个大气压，00C)宏观（流体力学处理问题的尺度）上看，流体质点足够小，宏观（流体力学处理问题的尺度）上看，流体质点足够小，只占据一个空间几何点，体积趋于零。只占据一个空间几何点，体积趋于零。微观（分子自由程的尺度）上看，流体质点是一个足够大的微观（分子自由程的尺度）上看，流体质点是一个足够大的分子团，包含了足够多的流体分子，以致于对这些分子行为分子团，包含了足够多的流体分子，以致于对这些分子行为的统计平均值将是稳定的，作为表征流体物理特性和运动要的统计平均值将是稳定的，作为表征流体物理特性和运动要素的物理量定义在流体质点上。素的物理量定义在流体质点上。流体质点概念流体质点
16、概念p17Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University以密度为例，考察物理量是怎样定义在以密度为例，考察物理量是怎样定义在流体质点上的。若流体微团的体积为流体质点上的。若流体微团的体积为V，质量为质量为m，则流体质点密度为则流体质点密度为流体区域是由流体质点组成的占满空间而没有间隙的流体区域是由流体质点组成的占满空间而没有间隙的连续体连续体，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。连续介质假设连续介质假设limVmV0连续介质假设是近似的、宏观的假设，它为数学工具的连续介质假设是近似
17、的、宏观的假设，它为数学工具的 应用提供了依据，在其它力学学科也有广泛应用，使用应用提供了依据，在其它力学学科也有广泛应用，使用 该假设的力学统称为该假设的力学统称为“连续介质力学连续介质力学”。除了个别情形外，。除了个别情形外，在在 水力学中使用连续介质假设是合理的。水力学中使用连续介质假设是合理的。其中其中 V0 的含义应理解的含义应理解为流体微团趋为流体微团趋于流体质点。于流体质点。p18Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 运动流体具有抵抗剪切变形的能力，这就是粘滞性。值得强运动流体具有抵抗剪切变形的能力，
18、这就是粘滞性。值得强 调的是，这种抵抗体现在剪切变形的快慢上。调的是，这种抵抗体现在剪切变形的快慢上。在剪切变形中，流体内部出现成对的切应力在剪切变形中，流体内部出现成对的切应力，称为内摩擦称为内摩擦 力，来抵抗相邻两层流体之间的相对运动。力，来抵抗相邻两层流体之间的相对运动。连续介质假设为建立流场的概念奠定了基础：设在连续介质假设为建立流场的概念奠定了基础：设在 t 时刻，时刻，有某个流体质点占据了空间点有某个流体质点占据了空间点(x,y,z)，将此流体质点所具有的将此流体质点所具有的某种物理量（数量或矢量）定义在该时刻和空间点上，根据某种物理量（数量或矢量）定义在该时刻和空间点上，根据连续
19、连续介介质假设，就可形成定义在连续时间和空间域上的数量质假设，就可形成定义在连续时间和空间域上的数量或矢量场。或矢量场。三三.流体的粘滞性流体的粘滞性p19Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 对于如图的平面流动，流体速度对于如图的平面流动，流体速度 u 都沿都沿 x 方向，且不随方向，且不随 x 变变化，只随化，只随 y 变化。两层流体之间存在相对运动和剪切（角）变变化。两层流体之间存在相对运动和剪切（角）变形，同时也出现成对的切应力，流动快的一层要带动流动慢的一形，同时也出现成对的切应力，流动快的一层要带动流动
20、慢的一层，而流动慢的一层则要阻碍流动快的一层，它起到抵抗剪切变层，而流动慢的一层则要阻碍流动快的一层，它起到抵抗剪切变形的作用。形的作用。p20Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 容易解释为什么容易解释为什么 是剪切是剪切（角）变形速率，它表示流体（角）变形速率，它表示流体 直角减小的速度。直角减小的速度。满足牛顿内摩擦定律的流体满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，否则称为非称为牛顿流体，否则称为非牛顿流体牛顿流体。本课程主要讨论本课程主要讨论牛顿流体。牛顿流体。牛顿内摩擦定律告诉我们：切应力牛顿内摩擦定律告诉
21、我们：切应力 和剪切（角）变形速率和剪切（角）变形速率 之间存在正比例关系之间存在正比例关系 比例系数比例系数 称为称为动力粘性系数动力粘性系数，是粘性流体的重要物理属性。，是粘性流体的重要物理属性。yuddyuAFddyuddp21Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University水空气形成牛顿形成牛顿内摩擦力内摩擦力物理机理物理机理 分子间的吸引力分子间的吸引力 分子运动引起流分子运动引起流体层间的动量交换体层间的动量交换液体液体以此以此为主为主气体气体以此以此为主为主 随着温度升高，液体的粘随着温度升高，液体的粘性系数下降
22、；气体的粘性系性系数下降；气体的粘性系数上升。数上升。今后在谈及粘性系数时今后在谈及粘性系数时一定指明当时的温度。一定指明当时的温度。运动粘性系数运动粘性系数具有运动学量纲，具有运动学量纲，m2/s注意注意p22Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University四、理想流体假设四、理想流体假设 理想流体假设是忽略粘性影响的假设，可近似反映粘性作用不理想流体假设是忽略粘性影响的假设，可近似反映粘性作用不大的实际流动，粘性作用不大是相对于其它因素的作用而言的。大的实际流动，粘性作用不大是相对于其它因素的作用而言的。而而 是流体的客观
23、属性，所以往往是在变形速率不大的区域是流体的客观属性，所以往往是在变形速率不大的区域将实际流体简化为理想流体。将实际流体简化为理想流体。yuddyudd 我们将会看到，是否忽略粘性影响将对流动问题的处理带来我们将会看到，是否忽略粘性影响将对流动问题的处理带来很大的区别，理想流体假设可以大大简化理论分析过程。很大的区别，理想流体假设可以大大简化理论分析过程。忽略粘性影响实际上就是忽略切应力，切应力忽略粘性影响实际上就是忽略切应力，切应力，p23Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University五五.流体的压缩性流体的压缩性 流体能
24、承受压力，在受外力压缩变形时，产生内力（弹性流体能承受压力，在受外力压缩变形时，产生内力（弹性力）予以抵抗，并在撤除外力后恢复原形，流体的这种性质称力）予以抵抗，并在撤除外力后恢复原形，流体的这种性质称为压缩性。为压缩性。VV-Vpp+pp24Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 将相对压缩值将相对压缩值 与压强增量与压强增量 之比值之比值 称称 为压缩系数，其倒数为压缩系数，其倒数 称为体积弹性系数。称为体积弹性系数。K 越大，越大，越不易被压缩。越不易被压缩。VVdpdppVVd/dd/d/dd1pK 液体的液
25、体的 K 随温度和压强而变，随温度变化不显著。液体的随温度和压强而变，随温度变化不显著。液体的 K 值很大，除非压强变化很剧烈、很迅速，一般可不考虑压缩值很大，除非压强变化很剧烈、很迅速，一般可不考虑压缩性，作不可压缩流体假设，即认为液体的性，作不可压缩流体假设，即认为液体的 K 值为无穷大，密度值为无穷大，密度为常数。但若考虑水下爆炸、水击问题时，则必须考虑压缩性。为常数。但若考虑水下爆炸、水击问题时，则必须考虑压缩性。p25Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University六六.表面张力和毛细现象表面张力和毛细现象表面张力是
26、液体自由表面在分子引力作用下而在沿表面方向表面张力是液体自由表面在分子引力作用下而在沿表面方向产生的拉力，用单位自由表面长度上所受的横向拉力产生的拉力，用单位自由表面长度上所受的横向拉力 表示。表示。量纲为量纲为MTMT2 2，单位：，单位：N/mN/m。液体的表面张力量级一般较小，对水：液体的表面张力量级一般较小，对水：0.074N/m0.074N/m，对，对汞：汞：0.54N/m0.54N/m。212111RRppp26Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University1d2d1dsR1R2R1R22ds曲表面的表面张力和压
27、强1dsp27Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University毛细管现象：当小内径管（毛细管）插入液体中时，在表面毛细管现象：当小内径管（毛细管）插入液体中时，在表面张力的作用下使管中的液面和与之相连通的容器中的液面不在张力的作用下使管中的液面和与之相连通的容器中的液面不在同一水平面上。液面高度差与毛细管内径大小及液体性质有同一水平面上。液面高度差与毛细管内径大小及液体性质有关关。应用：在液流实验中使用测压管时，应注意这种毛细管作用应用：在液流实验中使用测压管时，应注意这种毛细管作用产生的误差产生的误差 。p28Hydraul
28、ics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University(a)(a)湿润管的液面上升湿润管的液面上升液体的毛细管现象液体的毛细管现象p29Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University(6)(6)非湿润管的液面下降非湿润管的液面下降液体的毛细管现象液体的毛细管现象p30Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University七七.汽化压强汽化压强 汽化和凝结：液体分子逸出液面向空间扩散的过程称为汽汽化和凝结：液体分子逸出
29、液面向空间扩散的过程称为汽化，液体汽化为蒸汽。汽化的逆过程称为凝结，蒸汽凝结为液化，液体汽化为蒸汽。汽化的逆过程称为凝结，蒸汽凝结为液体。体。汽化压强：在液体中汽化和凝结作用同时存在且达到平衡汽化压强：在液体中汽化和凝结作用同时存在且达到平衡时，宏观汽化现象停止，此时液体的压强称为汽化压强或饱和时，宏观汽化现象停止，此时液体的压强称为汽化压强或饱和蒸汽压强。汽化压强与温度有关。蒸汽压强。汽化压强与温度有关。当液体内部某处的压强低于汽化压强时，在该处发生汽化，当液体内部某处的压强低于汽化压强时，在该处发生汽化，液流连续性受到破坏，形成空泡。当空泡移动到高于汽化压强液流连续性受到破坏，形成空泡。当
30、空泡移动到高于汽化压强区时，空泡迅速溃灭，这种现象称为空化。空化作用对液体运区时，空泡迅速溃灭，这种现象称为空化。空化作用对液体运动和液体与固体接触的壁面产生不良的影响。动和液体与固体接触的壁面产生不良的影响。p31Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 质量力分布在流体质量（体积）上，是一种远程力。我们定质量力分布在流体质量（体积）上，是一种远程力。我们定 义的质量力为力的质量密度义的质量力为力的质量密度 f，即单位质量流体所承受的质即单位质量流体所承受的质 量力，是加速度的单位。量力，是加速度的单位。13 作用在
31、流体上的力 流体不能承受集中力，只能承受分布力。分布力按表现形式流体不能承受集中力，只能承受分布力。分布力按表现形式又分为：质量力、表面力。又分为：质量力、表面力。一一.质量力质量力p32Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 的含义，按连续介质假设，即为流体团趋于流体质的含义，按连续介质假设，即为流体团趋于流体质点。所以质量力是定义在流体质点上的。点。所以质量力是定义在流体质点上的。设体积为设体积为V的流体团，其质量的流体团，其质量为为 m，所受质量力为所受质量力为 F，则，则mVFf0limV0二二.表面力表面力
32、 表面力分布在流体面上，是一种接触力。定义表面力的面积密表面力分布在流体面上，是一种接触力。定义表面力的面积密 度，即单位面积上流体所承受的表面力为应力。度，即单位面积上流体所承受的表面力为应力。p33Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan UniversityPn 设面积为设面积为A的流体面元，法向为的流体面元，法向为 n，指向表指向表面力受体外侧，所受表面力为面力受体外侧，所受表面力为 P，则应力则应力AAnPp0lim 的含义为面元趋于面的含义为面元趋于面元上的某定点，所以应力是元上的某定点，所以应力是定义在流体面上一点处的。定义在
33、流体面上一点处的。同一点处的应力还与作用面同一点处的应力还与作用面的方位有关，所以须将作用的方位有关，所以须将作用面的法向用脚标指明。面的法向用脚标指明。A0 应力应力pn 是矢量，可向作用面的法向或切向投影，分解成法是矢量，可向作用面的法向或切向投影，分解成法 应力和切应力。应力和切应力。p34Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 凡谈及应力，应注意明确以下几个要素：凡谈及应力，应注意明确以下几个要素：哪一点的应力；哪一点的应力；哪个方位作用面上的应力；哪个方位作用面上的应力；作用面的哪一侧流体是研究对象（表面力
34、的受体），从作用面的哪一侧流体是研究对象（表面力的受体），从 而决定法线的指向；而决定法线的指向；应力在哪个方向上的分量。应力在哪个方向上的分量。p35Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 三个基本单位三个基本单位 长度单位：长度单位：m（米）（米）质量单位：质量单位：kg（公斤）（公斤）时间单位：时间单位：s（秒）（秒）SI 国际单位制（米、公斤、秒制）国际单位制（米、公斤、秒制）p36Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 导出单位，
35、如：导出单位，如：密度密度 单位：单位：kg/m3 力的单位：力的单位：N（牛顿），（牛顿），1 N=1 kg m/s2 应力、压强单位：应力、压强单位：Pa（帕斯卡），（帕斯卡），1Pa=1N/m2 动力粘性系数动力粘性系数 单位：单位：N s/m2=Pa s 运动粘性系数运动粘性系数 单位：单位：m2/s 体积弹性系数体积弹性系数 K 单位：单位：Pap37Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University与水和空气有关的一些重要物理量的数值3kg/m1000水3kg/m248.1空气 1大气压，大气压，40C 1大气压，大
36、气压，100Cv 常常压压常温下，空气的密度是水的常温下，空气的密度是水的 1/8003kg/m1020海水v 一般取海水密度为一般取海水密度为p38Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan Universityv 空气的密度随温度变化相当大，温度高，密空气的密度随温度变化相当大，温度高，密 度低。度低。v 水的密度随温度变化很小。水的密度随温度变化很小。1大气压，大气压，00C 1大气压，大气压，800C3kg/m293.1空气3kg/m000.1空气3kg/m9.999水3kg/m8.971水p39Hydraulics and Flui
37、d Mechanics Laboratory,Wuhan University 150C，海平面海平面(标准大气压标准大气压)32kg/m225.1,kN/m33.101ap 20C，海拔，海拔2km32kg/m007.1,kN/m50.79ap 工程大气压（相当于工程大气压（相当于10m10m水柱底部压强）水柱底部压强）2kN/m10.98apv 空气容易被压缩空气容易被压缩p40Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 00C 1000CsPa10282.0sPa10781.133水水/sm10294.0/sm10
38、785.12626水水 -40C 1000CsPa1018.2sPa1049.155空气空气/sm1031.2/sm1098.02525空气空气v 空气的动力粘性系数比水小空气的动力粘性系数比水小2个数量级，但空气的个数量级，但空气的 运动粘性系数比水大。运动粘性系数比水大。v 空气的粘性系数随温度升高而增大，而水的粘性系空气的粘性系数随温度升高而增大，而水的粘性系 数随温度升高而减小。数随温度升高而减小。p41Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University 常温下，水的体积弹性系数常温下，水的体积弹性系数Pa100.29水
39、K 相对压缩（或密度增加）相对压缩（或密度增加）1%，需要增压，需要增压Pa100.27p 约为约为 200 个大气压，即个大气压，即 2000m 水下的压强。水下的压强。v 一般情况下可以认为水是不可压缩的。一般情况下可以认为水是不可压缩的。p42Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University解：根据牛顿内摩擦定律解：根据牛顿内摩擦定律 由于两平板间隙很小，速度分布可认为是线性分布，可由于两平板间隙很小，速度分布可认为是线性分布，可用增量来表示微分：用增量来表示微分：例题：一平板距另一固定平板例题：一平板距另一固定平板=0
40、.5 mm=0.5 mm，二板水平放置，其间，二板水平放置，其间充满流体，上板在单位面积上为充满流体，上板在单位面积上为=2 N/m=2 N/m2 2 的力作用下，以的力作用下，以u=0.25m/s u=0.25m/s 的速度移动，求该流体的运动粘性系数的速度移动，求该流体的运动粘性系数。yudd)/(004.025.0105.020dd23smNuyup43Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University本章习题本章习题v作业：习题作业：习题12，14，18。v课后复习：建议对照复习思考题进行。课后复习：建议对照复习思考题进
41、行。p44Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University自选作业自选作业1.An 18-kg slab slides down a 15o inclined plane on a 3mm thick film of SAE 10 oil at 20oC;the contact area is 0.3 m2.Find the terminal velocity of the slab.Fig.1p45Hydraulics and Fluid Mechanics Laboratory,Wuhan University2.If K=2.2 GPa is the bulk modulus of elasticity for water,what pressure is required to reduce a volume by 0.6 percent?
