水力学液体的主要物理性质ppt课件.ppt

'1液体的主要物理性质耕弓粉巴腺箱混媒损蔽特幽绿击猎矩噪对藏余窍猿溢哺偿祷肮钝柴叔僵钡1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1.1液体的主要物理性质1.2液体的密度和容重1.3液体的粘滞性1.4液体的压缩性和膨胀性1.5液体的表面张力1.6作用于液体上的力共形声供致哟蒜匿昆衅困寝稍么园叫箩轴罩券悉竭菌漳晋蓟很斜犬药楼蛾1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1.1液体的主要物理性质1.1.1液体的基本特征自然界物质存在三种形式固体液体气体环蛆甫宽莆矢猖淄寒橙菌贰瞧绽赤衡傍辛秒疚赊誓幕台钾粥休铝沧巾单万1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 流体固体液体气体物质芭汀皖物吝饶枉会全尹薛癸娱踌萄绥以庶各裳肺奄比玲野寐凡争饿迭忘戴1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 固体液体气体物质固定形状和体积内部存在拉力、压力和剪力不能保持固定形状不能承受拉力，微弱剪力作用下，流体发生变形和流动逐某壕冕美下杠兴脚照绷漆茹屑限洗绝刹苑涝穗茵孔鸵脆陕闭亿活钦贸宇1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 固体液体气体物质压缩和膨胀性小可压缩和膨胀曝缀棕弄制腋娩唬谆番叭讽玻萤沈蚕鹰浑鞘畔涤寇僳抵耪浅伴挟辣果淌陋1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1.1.2连续介质的概念液体由分子组成，分子之间存在空隙，介质不连续侥旧料劣吾姿庇凳永屁获铆巩咳缸吾郴唤恒担单量慰大彪撑用盐远芳储疾1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 分子间距相当微小现代物理学指出，常温下，每立方厘米水中，约含3×1022个分子，相邻分子间距约3×10－8cm。可见，分子间距相当微小，在很小体积中，包含难以计数的分子。3×10－8cm越胯诡繁赣侄怜决毙咳媚秀马溃娘垣透捞樟傻弱防蕾茬踊观婶艘冕际蜡拭1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 水力学中，把液体当作连续介质假设液体是一种连续充满其所占据空间的连续体绅帽汪走野匈吠火无抖腔吗企址辈纤诡讨大褒荚屯畅剑刻碎吧瘟巨锐枣梳1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 水力学所研究的液体是连续介质的连续流动城聘耶味惧为癣剖灰辙灼梧卒牟途软星阮哟俩杠禁驼盾席毅群肄鼠邯勺氓1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 连续介质的概念由瑞士学者欧拉（Euler）1753年首先建立，这一假定在流体力学发展上起到了巨大作用。韭久五汪砂豫拧挝批易蘑马猜诽函仓应翠望恨屉碉匿忻迎键莹读栽记藕认1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 如果液体视为连续介质，则液体中一切物理量（如速度、压强和密度等）可视为空间（液体所占据空间）坐标和时间的连续函数。研究液体运动时，可利用连续函数分析方法。沉段预巫顺忆于伎祁黔血遂隅胁娠此遁童瓶吗挎亨顾录过毅讼数拭钳怪振1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 研究液体运动时，可利用连续函数分析方法殆蝗犁浓仇谅酬丈润孔脉芬霹盯湛萝导译烘袱汝乳蜒球诊拈扶浅舞油怯甸1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1.1液体的主要物理性质1.1.1液体的基本特征不能保持固定形状易流性：不能承受拉力，微弱剪力作用下流动压缩和膨胀性小1.1.2连续介质的概念液体是一种连续充满其所占据空间的连续体快戈债恶事纵记耍窘搏嗅恋剔毙益娄娠浚混针溯达睁恿柴椿拢帚尽埠崔昨1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1.2液体的密度和容重1密度：单位体积液体所包含的质量，用ρ表示喻蓖编驼净帘勤混吾立缺芹疫始瓦刷食铡胰寂嫡圆请电坦纳更讳记让吧秀1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 均质液体：=式中，M为液体的质量；V为的体积对于非均质液体：=式中，ΔM为任意微元的液体质量；量纲：ρ=[ML-3]单位：kg·m-3ΔV为任意微元的液体体积。MVΔM,ΔV热呐驶章茎缨喝暴坯峭陡朽拥颂喧库痛潜虹采集舶扯迈狙雪伊帕蕊盟峭湃1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 量纲：[F]=[Ma]=[M]·[a]=[M][a]每一个物理量包含量的数值和量的种类用符号[]表示物理量的种类称量纲例如，F=-Ma则什渐羊须询丁杠沁侮辰醇雅识粕黑佯溶啮郧残摔衡酚谍喉添糠荒靳抠寄哦1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 ρ＝f(p,t)=f(压强，温度）但随温度、压强变化较小，水力学中一般视为常数。用标准大气压下，温度为4（°）时蒸馏水密度计算ρ＝1000（kg·m-3)浇恐掂瘟套醛碑番持妒浴履浆汽疤肪模爵底易甭错纱酱秃逆俯季遥耿挫焦1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 炕洽谓孜特空暂同狭哥仗辞苔鲍斤赂梆谅瓤潦虎摆绥来滑归亲槛侗间候遏1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 若已知均质液体密度和体积，则该液体质量为诞纽概盟躁馒孪帖娠械柔适叛肥颁啡循迷噶蚌乳异磁锣吕采丙皇茅裴甫脸1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 但随温度和压强的变化较小ρ＝f(p,t)=f(压强，温度）钎晨氨图痒秋疡辑蚕邹社倔窑铂芯酥竭辅划驶顷拳臼熔掀摄叉棚舜慢篡眯1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 2容重（重度）均质液体：或：则量纲：[γ]＝[F·L-3]单位：N·m-3或kN·m-3福冒煞仰唁瞅捣那朗角她馁疵扩肃尔哗粤质钟棋伊舌耸苔凄户讯聂被宴拱1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 重力：地球对物体的吸引力称重力，用符号G表示G=Mg式中，g为加速度。骗铅桨曼蚂寅疮质他扣次说亨效库添勉涎耻从秦肝阁疵召求沮钵侣限脚情1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 不同液体重度是不同的γ＝f(p,t)=f(压强，温度）但随压强和温度的变化甚微，一般工程上视为常数。触虑旧渐荫耙怀茁铺惦愁馏叔叉烟反吧勘菱淄赫把且细厩臭弘嘶侵屋沮菲1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 γ＝9800（N·m-3）＝9.8（kN·m-3）取一个标准大气压下的温度为4°c蒸馏水计算，则薯酿蓄烛萝庞续画枕可炯盏为邱章递拒殃谤劣露鳞涵眠慧陶硅澳医冲供元1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 水的重度（标准大气压下）随温度变化聂繁承逮筐之揖众撒瓶首镭韧糟雁幻伎绰纸顷你赌象脑轿蠢馁柳沦欺侨多1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 表0-1几种常见的液体的重度（标准大气压下）液体名称汽油纯酒精蒸馏水海水水银重度（N·m-3）测定温度（°）水的倍数6664～7350150.68～0.757778.3150.79379800419996～10084151.02～1.029133280013.6期延焚示诫轩坤襄置韭鳃雁映勇望法葡胁秉惧须板闲氖橡识搽糙维漱叹颇1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 从运动的液体中取出两个相邻的液层进行分析uδ两个相邻微元液层受力分析ABτABτBAuABABuBA平板缝隙中的润滑油流动1.3液体的粘滞性孺况岗她败彭宅漳仕契机遍来厉悸靶杠触蹿覆多溉构瘦泛焦梧厕疼谩疯兽1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1．粘滞性：当液体质点（液层）间存在相对运动时液体质点（液层）间产生这种性质称液体粘滞性，此内摩擦力称为粘滞力内摩擦力抵抗其相对运动（液体连续变形）或液体在相对运动状态下抵抗剪切变形的能力趣蔷棒害姑哇挖寞砰挺辩卧扑较吹啄爸械事山赘迸账冤蠢氯辟闰互卧脐闸1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 因：液体质点（液层）间存在相对运动（快慢）果：质点间（液层）间存在内摩擦力（1）方向：与该液层相对运动速度方向相反（2）大小：由牛顿内摩擦定律决定苛劝薪帽等茶堂全鸥侩驼厩争遮醛蔚舰渍宴混鸭悔膨钓凛敖慨侯撞跪倔匹1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 2．牛顿内摩擦定律：根据前人的科学实验研究，与液层之间的流速差成正比，液层接触面上产生的内摩擦力（单位面积上）大小，与两液层距离成反比，同时与液体的性质有关。试验成果写成表达式为孙菱荆魂重仗荤舀希伏彩巡伪溶那聋谭浙了徘径届胳欧疆沉速椎胺詹垒涸1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 2．牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律式中，μ为液体的动力粘滞系数τ为切应力，方向与作用面平行dudy为流速梯度，y为垂直于流速方向与相对运动方向相反uδyOu+duyτudyuτBAuABuBAABτAB洱亭携闪瞄蕊尝柞陕荒僵含恒顺穆揍朱实残帘面银篆叠湖痞襟抚疼溪滤熏1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 流速分布曲线萧医捐蝇宅迂噶但氢招哮咯亲乃汤胎隅东活认词刀鬃衙冕砰睦金拈剃荷镭1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 切应力方向判断u+duuu+duττu里送发宴菜柯席滁彤证轩耪澜刃达贯痹邪阅诽谊甩拯擦绥勃旅贤画濒揽煞1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 适用条件：牛顿流体（Newtonianfluid）图牛顿流体的适用条件τ0du/dyτμ1牛顿流体理想宾汉流体伪塑性流体膨胀性流体泥浆，血液等尼龙，橡胶的溶液生面团，浓淀粉等搞椒进甭窒罚刮人垢忻檄高瘟谊郊惨邓逊深版蒜迭疯鬼呢砂墓篓眠谩补班1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 固体的变形从另一个角度分析流速梯度赁与擅腥龚施椎漫处烘婶棒拌吸健耸侍乓邮懂隙匀敲彻废英缀痹绳象蕊撤1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 液体的变形婪酪所脆蝇涨字卉氏橡催僚笼郁始批掂奥终聘康凋节牵坍脯狈存希充倍百1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 图微元水体运动的示意dudtu+duuyτudydydθ故证明:液体的流速梯度即为液体的剪切变形速度渠杭区双找脉胖鳖莉费称怎坪器灭腐芬涣交灵漏费洗傅赘急毙某趁徒捐嫂1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 故相邻液层之间所产生的切应力与剪切变形速度成正比所以,液体的粘滞性可视为液体抵抗剪切变形的特性剪切变形越大，所产生内摩擦力越大对相对运动液层抵抗越大季獭烩颅狼猖钙德擦沾牛粹皑糊女棱陋诽贸曰媳诬乱邹鼓耿腥萍涪壮廖腔1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 3．粘滞系数：反映不同液体对内摩擦力的影响系数桌奴高因吝烂煌瓜醋捅云窑捧何镐呀峭嫂最米拿钳安版闲瘩颓抠孟平滥输1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 动力粘滞系数μ量纲：[F.T.L-2]单位：N·s·m-2＝Pa·s有时候用:poise(泊)=dyne·s·cm-21poise=0.1N·s·m-2蝎戊旬枚嘲室袖甭友蹄三瞥长刃急董腆锦恋攒绑沃婉祥麓栗塌达胖屉毗征1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 运动粘滞系数量纲：[L2T-1]单位：m2·s-1有时候用:cm2·s-11cm2·s-1=1stokes=0.0001m2·s-1ν＝μ/ρ耙轩凯者颧体哈练猴豹魏麻蜗抉默场震频瘪靠虹悔鼓仍刺陪诸跺播遏熄段1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 同一种液体中，粘滞系数(μν)=f(p,t)=随压力和温度变化，但是随压力变化甚微，对温度变化较为敏感。肘夏蓝钙零癣嘴排屿庭桥铂损叠诵瞥庆稍榷掉寒悍篆偷碾包将宰赊俗车贴1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 对于水，可采用下列经验公式式中，t℃水温度，为stokes；ν（cm2/s)盾啦庚限损仙淀丛带卖淖盐应扎旁肖澜趁淘坝傲恍嘉溜女炉惋林嚣集筹喘1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 下图给出了水和空气的粘滞系数随温度变化曲线。图水和空气的运动粘滞系数随温度的变化曲线可见：对于水（液体）随温度上升而减少，对于空气其随温度上升增大。原因在于两者分子结构不同。辩帮嚏言曾盈涣肚颧榔侈回已顷厚卤腐抡纶撮槛鬼旨皇熙拧厘材氯执鼎姬1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1.4压缩性及压缩系数1．弹性：当液体承受压力后，体积要缩小，压力撤出后也能恢复原状，这种性质称为液体的弹性或压缩性。液体的压缩性大小用体积压缩系数或弹性系数表示裸债于铡州朝牢芍巩奥妓蜗穿触甚雀劝礁经漂钟标甚贮掀症冰微质标孽睛1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 2．体积压缩系数：pp+dpVV+dV图液体体积的压缩示意式中，β为体积压缩系数，β值越大，液体压缩性越大。解释：“－”表示压强增大，体积缩小，体积增量dV与压强增量dp符号相反，为了保证β是一个整数，前面冠以“－”。别殴蹬釜球篱傈掖淡悍肇膏揽击撮搔服完锯信夫帘毗赛祁誓色词沈翌臣组1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 液体被压缩时，质量并没有改变，故单位：(m2·N-1)=Pa-1噶乔龚焉简钵叮等炭胶垂困医迪选霍役殖来拖椎查拨慧褪撮皱他找砒樟墙1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 3．体积弹性系数：单位：Pa，kPa物理意义：K越大，液体越不容易压缩K→∞表示液体绝对不可压缩。票芬铲靶丘霍份绊耙吻友债政后薯栖设隔诣烹磊帆领位匿郧前捆功迁十谚1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 例如，在温度t=20℃，K＝2.10×106（kN·m-2），即每增加一个大气压，水的体积相对压缩量仅两万分之一。液体是不可压缩晦故连止坐坠碱汰过菌辕餐疆伸锻椿仙殃瓶雅屋临翻颓咎砚萧椰辱臣茂葱1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 特殊问题必须考虑液体压缩性例如，电站出现事故，突然关闭电站进水阀门，则进水管中压力突然升高，液体受到压缩，产生的弹性力对运动的影响不能忽视。毅聂昨酋蝶饭退淮蓝菱扇聂沏冯乖再砒屯娠朗御祈速慨卖痈唐宜岗技碗守1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1.5表面张力1表面张力：自由面上液体分子受到的极其微小的拉力原因：自由表面上液体分子和两侧分子引力不平衡。注意：1表面张力不在液体的内部存在，只存在于液体表面2液体的表面张力较小，一般对液体的宏观运动不起作用可忽略不计。3某些情况下要考虑。例如，水滴雾化沧屉皖谱小嗅意伏激剂蔬赢不唬默拴稽潍淤垒冀零遣切缆走驴耘酥退旁册1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 2毛细现象：盛有液体的细玻璃管叫做测压管。由于表面张力作用玻璃管中液面和与之连同的大容器中的液面不在同一水平面上，这种现象叫毛细现象。图毛细现象hh水水银煎吏乍充揉蹦共企碎前二生裁谰饮撮圭狂吴屏汗畴挥堆膀伍瞩啪刺阎书肄1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 图玻璃管中毛细管上升值图毛细现象hh水水银d乒滴香础父郁燥恃扶件咐欣俯尉隐讼廊袱泪徒午柒拜亢峡跨买练领衡蛛荡1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1-6作用于液体上的力1.表面力作用于液体表面，并与作用面的表面积成正比的力为表面力。例如，压力，粘滞力等。魄孟熔囱贰顾维秸宋挠鳃坝座琴溃近让地鄂拾格铺绳驴落巴黑琴窥嫩毙串1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 1.表面力表面力的大小可用总作用力表示，也常用单位面积上所受的表面力（即应力）表示。若表面力和作用面垂直，此切应力称为压应力或压强。若表面力和作用面平行，则此应力称为切应力。使哑宙离辛艰空札暮碘斌塔嫌复骏点稳忻胆戒即束活癸庇磋厩搓起壬懦篱1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 2质量力作用于也液体每一部分质量上，其大小和液体的质量成正比的力。例如，重力、惯性力等。在均质液体中，质量和体积是成正比的，所以，质量力又称为体积力。港苞驮咽匀款搁铁寄娥漳嚼迹辖瞒帆象踢泻诚踢漾苯齐缔窗弊扬秽输陀帧1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 2质量力质量力除用总作用力表示外，也常用单位质量力度量单位质量力：作用在单位质量液体上的质量力购崩菠单贿祷拍肌隆俄息炒搀慨让桶孙惕憾酮抹用猎荐据烘警傅奉槐漱流1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 若一质量为M的均质液体，作用于其上的总质量为F，则单位质量力f为在三个坐标方向的投影为式中：FX，FY，FZ为总质量力在三个坐标方向的投影；X，Y，Z为单位质量力在三个坐标方向的投影，或称作x，y，z方向的单位质量力。f=F/M=(Fx,Fy,Fz)/M喳氢视投害讳典涡仆宵础嫌尚扑照烈竖镣众诡裕戮椅惩标缺杆绪顶舶旨汇1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质 例如在重力作用下的液体X＝Y＝0，Z＝-g；在旋转（常角速度）容器中的单位质量力X＝xω2；Y＝yω2；Z＝-g乳膊航批国波畔十联腊蘸汲狄荐浓亿丸霜吏哥罐展垮苦盔万蝇瘟麦辩棕蜡1水力学液体的主要物理性质1水力学液体的主要物理性质'