粘性流体力学ppt课件.ppt
第 1 课,陈懋章 陆利蓬 尹幸愉 宁方飞 李秋实,能源与动力工程学院Shool of Jet Propulsion,粘性流体力学 Viscous Fluid Dynamics,2,欢迎！,3,涡扇发动机,4,建议的学习方法参考文献法,从课堂接受问题,通过参考文献弄清问题,消化归纳总结问题,要点是自主学习！课程是学懂的，不是听懂的!,以问题为中心,5,主要参考文献 (References),1 粘流课件-教学网站下载,2 陈懋章 , 粘性流体动力学基础,高等教育出版社,3 F. M. 怀特 , 粘性流体动力学, 机械工业 出版社，魏中磊等译,5 吴望一，流体力学， 北大出版社,6 周光坰，流体力学，高等教育出版社，2000,4 陈懋章 , 粘性流体动力学理论及紊流工程计算,7 张量讲义教学网站下载,6,主要参考文献,9 张兆顺，湍流， 国防工业出版社 , 2002,8 陈景仁，流体力学及传热学， 国防工业出版社,10 Herbert Oertel. et al. Prandtls Essntials of Fluid Mechanics, Second Edition .Spriner - Verlag , 2004,11 Pijush K.Kundu. et al. Fluid Mechanics, Third Edition. Spriner-Verlag , 2004,12 Z.U.A. Warsi.et al. Fluid Dynamics, Third Edition. CRC Press, 2006,13 P.A. Davidson . et al. Turbulence. Oxford University Press, 2004,7,参考文献（自选部分）,1 流体力学,2 材料力学,4 理论力学,5 高等数学,6 线性代数,10 概率与统计,8 积分变换,9 复变函数,3 弹性力学,11 矢量分析与场论,12 张量分析,13 数理方程,7 量纲分析,14 热力学及传热学,8,教学网站,2010粘流1.ppt,邮箱,密码,123456,附件,邮件,2010粘流1.rar,9,绪 论,0.2 粘性（ viscosity ）的概念,0.3 粘性流体力学的发展,0.1 课程特点,什么是粘性？,0.1 课程特点,10,课程特点,需较多的数理知识：理论力学、热力学、流体力学或气体力学或水力学、材料力学、概率统计、复变函数、量纲分析 、数理方程,广泛采用张量表示法,基本内容：NS方程、边界层与湍流理论,扩展内容：湍流高级数值模拟,牛顿流体,0.2 粘性的概念,11,粘性的概念,指流体运动时流团间会产生粘性力（法向和切向力）来抵抗变形的特性或指流团分子不规则动量交换（输运）的宏观表现。,牛顿内摩擦定律（Newtons law of friction）,2. 粘性的度量 粘性系数(viscosity),流体静止时或假定为无粘流时，流团间只有压力，流体运动时流团间的作用力为压力与粘性力之和。,粘性是流体的固有特性,牛顿内摩擦定律只能用于平行直线流动,问题4？,0.2 粘性的概念,12,牛顿内摩擦定律,剪应力,无滑移条件,u(0) = 0,u(h) = U,3,由分子动量输运引起,Poiseuille 流动,变形(速度梯度),问题3？,0.2 粘性的概念,13,气体分子动量输运,uA,uB,B,A,问题1？,问题2？,0.2 粘性的概念,14,流体的变形(deformation),若流体质点间的距离发生了改变，则表明流体产生了变形。,答：根据微元形状的变化,如何判断变形？,角变形,线变形,问题1？,0.2 粘性的概念,15,粘性的度量 粘性系数,m : 动力粘性系数N s/m2n = m / r: 运动粘性系数m2/s,主要由流体种类和温度决定，一般用实验或经验公式确定(如萨瑟兰Sutherland公式),水: m 1.00510-3N s/m2空气 : m 1.82410-5 N s/m2甘油： m 1.49 N s/m2,无粘流（假定） m 0 或 n 0,(dynamic viscosity),(kinematic viscosity),20oC,问题5？,0.3 粘性流体力学的发展,16,Isaac Newton(1642-1727),粘性流体力学的发展,牛顿内摩擦定律（1687）,J. le R. dAlembert (1717-1783) DAlembert 佯谬（1752）,佯谬说明了无粘理论的局限性,0.3 粘性流体力学的发展,17,DAlembert 佯谬: FD=0（阻力）,p,p,p,p,U,FD,U,控制体边界,控制体,无穷大无粘流（无旋）场中匀速运动的物体,0.3 粘性流体力学的发展,18,无粘理论的缺陷,飞机阻力有多大？,1,水塔要建多高？,2,0.3 粘性流体力学的发展,19,无粘理论的缺陷,不能正确估计阻力和机械能损失,不能描述,剪切流、分离流,不能正确描述,湍流,因为：,1.,2.,0.3 粘性流体力学的发展,20,剪切流,0.2,无粘流，无剪切,粘流，剪切,0.3 粘性流体力学的发展,21,分离流,无粘流，无分离,粘流，分离,0.3 粘性流体力学的发展,22,层流和湍流,Laminar Flow and Turbulent Flow,0.3 粘性流体力学的发展,23,C. L. M. H. Navier (17851836 )A. L. Cauchy (17891857 )S. D. Poisson (17811840 )J. C. B. de Saint Venant(17971886 )G. G. Stokes (18191903 ),Navier-Stokes Equation(18271845）流体力学的基本方程,0.3 粘性流体力学的发展,24,O. Reynolds (1842-1912 ),Reynolds试验（1883）,Reynolds方程（1895）,Reynolds数,层流,湍流,湍流涡粘模型（1877）,转捩(Transition),J.V. Boussinesq,Boussinesq是俄国科学家,0.3 粘性流体力学的发展,25,层流和湍流,雷诺数,增大,Laminar Flow and Turbulent Flow,0.3 粘性流体力学的发展,26,Ludwig Prandtl (1875-1953 )现代流体力学的奠基人,边界层,边界层理论 (1904),混合长模型 (1925),Boundary layer,0.3 粘性流体力学的发展,27,现代湍流理论的建立和发展,微分方程湍流模型,拟序结构,混沌理论,大涡模拟,直接数值模拟,28,问题（questions）,3.有速度梯度的流场是否一定存在粘性力？,5. 无粘流没有粘性力，是否有变形？,4.静止的流体没有剪切应力，是否有粘性，？,2. 如何从微观角度解释液体的粘性？（见参考文献）,1. 如微元界面与流向不平行，界面上是否仅有切应力？,
