流体力学 (2).ppt

1、绪 论1 物理学与医学（录象，大约35分钟）2 医用物理学的教与学一、课程任务掌握必需的物理学基本概念、基本原理掌握必需的物理学基本概念、基本原理和基本方法，培养科学素质和能力，并和基本方法，培养科学素质和能力，并为学习后续课程以及从事医疗卫生工作为学习后续课程以及从事医疗卫生工作和进行科学研究准备物理基础和进行科学研究准备物理基础二、课程内容三、课程模式 四、课程要求教学参考资料：教学参考资料：http:/ ：10%10%期末大考：期末大考：60%60%第一章第一章 流体力学流体力学Fluid mechanics掌握掌握:连续性原理、伯努利方程、泊连续性原理、伯努利方程、泊 肃叶肃叶 公式公

2、式熟悉熟悉：牛顿粘滞定律、粘滞系数牛顿粘滞定律、粘滞系数了解了解：牛顿液体和非牛顿液体、雷诺数、牛顿液体和非牛顿液体、雷诺数、血循环系统的血液的速度和血压血循环系统的血液的速度和血压 变、血压测量变、血压测量 1 1 理想液体的流动理想液体的流动一、基本概念一、基本概念1、理想液体、理想液体（ideal liquid）就是绝对不可压缩而又没有粘滞性的液体就是绝对不可压缩而又没有粘滞性的液体 忽略压缩性和粘滞性的液体忽略压缩性和粘滞性的液体只考虑流动性只考虑流动性2、稳定流动稳定流动 （steady flow)液体质点经过空间液体质点经过空间某一定点速某一定点速度度不随时间改变的流动不随时间改变

3、的流动 3、流线和流管、流线和流管流线流线为了形象地描述液体的流动情况，为了形象地描述液体的流动情况，在任一瞬时，我们在液体中作一些曲线在任一瞬时，我们在液体中作一些曲线(如如图图)，并使这些曲线上每一点的切线方向和，并使这些曲线上每一点的切线方向和流过该点的液体质点的速度方向一致，这流过该点的液体质点的速度方向一致，这样的曲线称为这一样的曲线称为这一时刻的流线。时刻的流线。液体作稳定流动时，质点的运动轨迹液体作稳定流动时，质点的运动轨迹流过各种形状障碍物的流线流过各种形状障碍物的流线流管流管流线围成的管子流线围成的管子由由于于每每一一时时刻刻，液液流流中中任任一一点点处处只只可可能能有有一一

4、个个流流速速，所所以各流线彼此不会相交以各流线彼此不会相交 二、液流连续原理二、液流连续原理（principle of continuity of flow)稳定流动的稳定流动的不可压缩液体不可压缩液体流量（液流连续原理也可以理解为流量守恒）原理的推广应用：原理的推广应用：1.同一流管内多岔道同一流管内多岔道：2.粘滞性液体：粘滞性液体：3.气体气体三、伯努利方程（三、伯努利方程（BernoulliBernoullis equations equation)是理想液体作稳定流动的基本动力学方程，它表明理想液体作稳定流动时，同一流管各处的速度、高度和压强三者之间关系的基本规律。三、伯努利方程（三

5、、伯努利方程（Bernoullis equation)(功能原理，即重力和弹力之外的力对物体做的功，等于物体机械能的增量)两边同除V，得伯努利方程：伯努利方程：两边同除V，得伯努利方程：伯努利方程：物理意义：物理意义：表明稳定流动理想液体，在同一流表明稳定流动理想液体，在同一流 管的不同截面处，流速、压强和高度的管的不同截面处，流速、压强和高度的 关系（关系（单位体积液体的动能、重力势能单位体积液体的动能、重力势能 和压强能三者之和是一恒量）和压强能三者之和是一恒量）适用条件适用条件1、同一流管、同一流管2、理想液体、理想液体3、作稳定流动、作稳定流动【例例1 1】一大容器中 盛有水，其 侧壁

6、下方开 有小孔，求：水从小孔中 流出的速度。【解解】取取a、b截面处列伯努利方程截面处列伯努利方程由连续原理由连续原理 Sava=Sbvb，因因SaSb，va0 又Pa=Pb=P0，且hb=0 ha=h 化原方程为化原方程为 上式表明小孔流速与自由落体的速度上式表明小孔流速与自由落体的速度具有同样的表达形式，称为具有同样的表达形式，称为托里拆利定理托里拆利定理(Torricellis theorem)。【例2】P.5P.5【例例3 3】P.1916水在粗细不均匀的流管中作稳定水在粗细不均匀的流管中作稳定流动，出口处较粗流动，出口处较粗（2 2），截面积为，截面积为20cm2，流速为流速为2ms

7、；另一处较细另一处较细（1 1），截面积为，截面积为4cm2，比出口处高比出口处高20cm。（取。（取g10ms2）（1）求细处求细处（1 1）的压强；的压强；（2）若在细处）若在细处（1 1）开一小孔，将发生开一小孔，将发生什么现象？什么现象？【解解】在两已知截面在两已知截面处立伯努利方程，处立伯努利方程，并以出口处为参考平面并以出口处为参考平面(1为细处为细处,2为粗为粗)P2=P0，h2=0，例题小结：例题小结：1.1.正确地选取截面，包含所求量正确地选取截面，包含所求量2.2.方程正确简化方程正确简化等粗管等粗管水平管水平管其他隐条件：大桶小孔，大处其他隐条件：大桶小孔，大处v0v03

8、.压强选取压强选取静压强静压强：动动压压强强：液液面面与与大大气气接接触触处处为为P P0 0，其其他他压强计显示或计算压强计显示或计算3.单位和常数单位和常数流速流速v米秒米秒ms压强压强P帕斯卡帕斯卡Pa密度密度千克米千克米3kgm3高度高度h米米m水水1000kgm3P0105Pa四、伯努利方程的应用四、伯努利方程的应用 1、空吸作用、空吸作用 (suction)水流抽气机水流抽气机2、汾丘里管、汾丘里管3、皮托管、皮托管1、空吸作用、空吸作用原理：原理：SB VB PB 当当PB P0 时，产生空吸现象。时，产生空吸现象。1、空吸作用、空吸作用原理：原理：SB VB PB 当当PB P0 时，产生空吸现象。时，产生空吸现象。（录象）（录象）2、汾丘里管(Venturi tube)流速与流量的测量流速与流量的测量（录象）（录象）流速流量原理：原理：