1、第 1章 绪论 要点:作用在流体上的力概念、流体力学性质。难点:粘性、牛顿内摩擦定律 。 11.1 流体力学的任务与研究对象 1.1.1 流体力学的任务 流体力学是一门宏观力学,它是研究由于外部原因而引起的流体运动,而对于流体的分子运动是不考虑的。 流体力学主要是研究流体运动的规律,以及流体与固体、液体及气体界面之间的相互作用力问题。 2工程流体力学:流体静力学、流体动力学研究对象是流体以及在其中运动的物体。而流体包括液体和气体。 与海洋渔业科学与技术: 渔具和渔获对象在水中运动的,涉及的流体仅是水的作用,研究的是海水与渔具和鱼类的相互作用 渔具力学和鱼类力学。研究任务是应用流体力学的基本理论
2、,加上实验数据以及经验公式来解决工程中的实际问题。 3流体力学和自然现象、社会生产的关系与自然作斗争、航海、水利、水力、航空、海洋捕捞等。历史发展:亚里斯多德、达郎倍尔、及现在流体力学和海洋渔业的关系海洋渔业:是人们从事于海洋中进行生产斗争获得海洋生物资料 (生产所需 )的活动。海洋捕捞、设施渔业,开设渔具力学、鱼类力学、船舶阻力等课程。4561.1.2 流体力学的研究对象 研究对象是流体以及在其中运动的物体。 流体包括液体和气体这二大类。 共性: 具有很大的流动性。 流动性是指流体在无论多小的剪切力作用下,流体发生连续剪切变形,直至剪切力停止作用为止。个性: 液体具有一定的容积,往往存在一个
3、自由表面。气体它不具有固定的容积,不存在自由表面,容易压缩。流体:抗剪力较弱、易流动的物体,没有一定的形状。原因: 分子间距离较大,内聚力较小。71.1.3 流体力学的一个最基本假设流体完全充满它所占有的空间而不存在任何空隙,不考虑流体的分子运动。 空间的连续系就构成了 “ 场 ” 。 以连续介质的概念代替流体的分子结构,流体所占空间比起分子的大小是大的太多了,但我们所研究的流体运动也只是要确定它的平均力学特性 (平均概念 )。因而从宏观角度研究流体的机械运动,而不涉及微观的物质结构时,我们就有理由不以分子作为研究对象,而是引进流体的 连续介质 模型,以连续介质作为我们的研究对象。 8在流体力
4、学中,以流体质点为最小的研究对象。所谓流体质点是指含有 大量分子 和能保持其宏观力学特性的 微小体积 流体单元,从而把流体看成是无数连续分布的质点组成,质点间无任何空隙,是完全充满着所占空间的连续体。把流体看成是连续介质,可大大简化流体力学的研究,它使得流体介质的一切力学特性(密度、温度、压强等)都可看作是点的坐标和时间的函数,而且在大多数情况下,这些函数是连续的,可 微分 的,从而在流体力学中,可以运用强有力的数学工具,给流体力学的研究带来极大的方便。微小体积:流体几何尺寸同流动空间相比是极小量。9特点:质量力是作用在体积 V 内所有流体质点上,力的大小与这一流体质点的质量成正比,而与 V外流体的存在无关。 一般来说,质量力包括重力和惯性力两种。 质量力是施加在每个流体质点上的力。 1.2.1 质量力 1.2 作用在流体上的力流体中作用力按作用方式可以分为质量力和表面力两大类。10