20XX流体力学重点概念总结
流体力学重点概念总结(可直接打印版)资料讲解
流体力学重点概念总结(可直接打印版)第一章绪论表面力:又称面积力,是毗邻流体或其它物体,作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于:1.流体本身的物理性质(内因)2.作用在流体上的力(外因)牛顿通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关,与接触面上的压力无关。
动力粘度μ:反映流体粘滞性大小的系数,单位:N•s/m2运动粘度ν:ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力,它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向,即垂直于作用面,并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关,即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程: P=Po+pgh等压面:压强相等的空间点构成的面绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强:以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa(当地大气压)真空度:绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头:是单位重量液体具有的总势能基本问题:1、求流体内某点的压强值:p = p0 +γh;2、求压强差:p – p0 = γh ;3、求液位高:h = (p - p0)/γ平面上的净水总压力:潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P,大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
注意:只要平面面积与形心深度不变:1.面积上的总压力就与平面倾角θ无关;2.压心的位置与受压面倾角θ无直接关系,是通过yc表现的;3.压心总是在形心之下,在受压面位置为水平放置时,压心与形心重合。
作用在曲面壁上的总压力—水平分力作用于曲面上的静水总压力P的水平分力Px等于作用于该曲面的在铅直投影面上的的投影(矩形平面)上的静水总压力,方向水平指向受力面,作用线通过面积Az的压强分布图体积的形心。
(完整版)流体力学重点概念总结
第一章绪论表面力:又称面积力,是毗邻流体或其它物体,作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于:1.流体本身的物理性质(内因)2.作用在流体上的力(外因)流体的主要物理性质:密度:是指单位体积流体的质量。
单位:kg/m3 。
重度:指单位体积流体的重量。
单位: N/m3 。
流体的密度、重度均随压力和温度而变化。
流体的流动性:流体具有易流动性,不能维持自身的形状,即流体的形状就是容器的形状。
静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力,仅能抵抗压力。
流体的粘滞性:即在运动的状态下,流体所产生的阻抗剪切变形的能力。
流体的流动性是受粘滞性制约的,流体的粘滞性越强,易流动性就越差。
任何一种流体都具有粘滞性。
牛顿通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关,与接触面上的压力无关。
动力粘度μ:反映流体粘滞性大小的系数,单位:N•s/m2运动粘度ν:ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力,它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向,即垂直于作用面,并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关,即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程: P=Po+pgh等压面:压强相等的空间点构成的面绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强:以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa(当地大气压)真空度:绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头:是单位重量液体具有的总势能基本问题:1、求流体内某点的压强值:p = p0 +γh;2、求压强差:p – p0 = γh ;3、求液位高:h = (p - p0)/γ平面上的净水总压力:潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P,大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
(完整版)流体力学知识点总结汇总
流体力学知识点总结 第一章 绪论1 液体和气体统称为流体,流体的基本特性是具有流动性,只要剪应力存在流动就持续进行,流体在静止时不能承受剪应力。
2 流体连续介质假设:把流体当做是由密集质点构成的,内部无空隙的连续体来研究。
3 流体力学的研究方法:理论、数值、实验。
4 作用于流体上面的力(1)表面力:通过直接接触,作用于所取流体表面的力。
作用于A 上的平均压应力作用于A 上的平均剪应力应力法向应力切向应力(2)质量力:作用在所取流体体积内每个质点上的力,力的大小与流体的质量成比例。
(常见的质量力:重力、惯性力、非惯性力、离心力)单位为5 流体的主要物理性质 (1) 惯性:物体保持原有运动状态的性质。
质量越大,惯性越大,运动状态越难改变。
常见的密度(在一个标准大气压下): 4℃时的水20℃时的空气(2) 粘性ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAF A ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力,即A 点的压强 ATA ∆∆=→∆lim 0τ 为A 点的剪应力应力的单位是帕斯卡(pa ),1pa=1N/㎡,表面力具有传递性。
B Ff m =2m s 3/1000mkg =ρ3/2.1mkg =ρ牛顿内摩擦定律: 流体运动时,相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
即以应力表示τ—粘性切应力,是单位面积上的内摩擦力。
由图可知—— 速度梯度,剪切应变率(剪切变形速度) 粘度μ是比例系数,称为动力黏度,单位“pa ·s ”。
动力黏度是流体黏性大小的度量,μ值越大,流体越粘,流动性越差。
运动粘度 单位:m2/s 同加速度的单位说明:1)气体的粘度不受压强影响,液体的粘度受压强影响也很小。
2)液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体无粘性流体,是指无粘性即μ=0的液体。
无粘性液体实际上是不存在的,它只是一种对物性简化的力学模型。
【工程流体力学知识点大全】
2020学年工程流体力学知识点大全第一章1、流体定义受任何微小切力都会产生连续变形(流动)的物质。
2、流体承受的作用力流体承受的力主要为压力,流动的流体可以承受切力。
3、流体特性:易流动性及粘性。
4、流体质点的概念流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体,也称流体微团。
5、流体质点具有四层含义:(1)宏观尺寸非常小;(2)微观尺寸足够大;(3)是包含有足够多分子的一个物理实体;(4)形状可以任意划分。
6、连续介质的概念:把流体视为由无数连续分布的流体微团所组成的连续介质,这就是流体的连续介质假设。
8、粘性的概念:流体运动时内部产生切应力的性质叫作流体的粘性。
9、粘性产生的原因:分子间的相互引力;分子不规则热运动所产生的动量交换10、牛顿内摩擦定律物理意义:切应力与速度梯度成正比。
12、体胀系数:当压强不变时,每增加单位温度所产生的流体体积相对变化率。
压缩系数:当温度不变时,每增加单位压强所产生的流体体积相对变化率。
体积弹性系数:每产生一个单位体积相对变化率所需要的压强变化量。
12、理想流体的概念假定不存在粘性,即其==0的流体为理想流体或无粘性流体。
13、不可压缩流体的概念压缩系数和体胀系数都为零的流体叫做不可压缩流体,或=C(常量)14、流体的主要力学模型连续介质、无粘性和不可压缩性第2章流体静力学1、作用在流体上的力质量力(重力、惯性力)、表面力(法向力、切向力)2、静压力特性:方向性、等值性4、等压面及选取流体中压强相等的点组成的面叫等压面。
等压面的选取:(1)同种流体;2)静止;3)连续。
5、静压强基本公式7、静压强的计算单位帕斯卡、液柱高单位、大气压单位10、物体浸在液体中的位置(1)沉体;(2)潜体;(3)浮体。
第三章流体动力学基础1、研究流体流动的方法拉格朗日法、欧拉法。
2、定常流动(恒定流动):运动参数只是坐标的函数,而不是时间的函数。
非定常流动:流动参量随时间变化的流动3、在不可压缩流体中流线皆为平行直线的流动为均匀流。
流体力学概念总结
第一章绪论1. 工程流体力学的研究对象:工程流体力学以流体(包括液体和气体)为研究对象,研究流体宏观的平衡和运动的规律,流体与固体壁面之间的相互作用规律,以及这些规律在工程实际中的应用。
第二章流体的主要物理性质1. ★流体的概念:凡是没有固定的形状,易于流动的物质就叫流体。
2. ★流体质点:包含有大量流体分子,并能保持其宏观力学性能的微小单元体。
3. ★连续介质的概念:在流体力学中,把流体质点作为最小的研究对象,从而把流体看成是:1)由无数连续分布、彼此无间隙地;2)占有整个流体空间的流体质点所组成的介质。
4. 密度:单位体积的流体所具有的质量称为密度,以p表示。
5. 重度:单位体积的流体所受的重力称为重度,以丫表示。
6. 比体积:密度的倒数称为比体积,以u表示。
它表示单位质量流体所占有的体积。
7. 流体的相对密度:是指流体的重度与标准大气压下4C纯水的重度的比值,用d表示。
8. ★流体的热膨胀性:在一定压强下,流体体积随温度升高而增大的性质称为流体的热膨胀性。
9. ★流体的压缩性:在一定温度下,流体体积随压强升高而减少的性质称为流体的压缩性。
10. 可压缩流体:p随T和p变化量很大,不可视为常量。
11. 不可压缩流体:p随T和p变化量很小,可视为常量。
12. ★流体的粘性:流体流动时,在流体内部产生阻碍运动的摩擦力的性质叫流体的粘性。
13. 牛顿内摩擦定律:牛顿经实验研究发现,流体运动产生的内摩擦力与沿接触面法线方向的速度变化(即速度梯度)成正比,与接触面的面积成正比,与流体的物理性质有关,而与接触面上的压强无关。
这个关系式称为牛顿内摩擦定律。
14. 非牛顿流体:通常把满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,此时不随 d /dn而变化,否则称为非牛顿流体。
15. 动力粘度卩:动力粘度表示单位速度梯度下流体内摩擦应力的大小,它直接反映了流体粘性的大小。
16. 运动粘度v :在流体力学中,动力粘度与流体密度的比值称为运动粘度,以v表示。
工程流体力学知识点总结
工程流体力学知识点总结一、工程流体力学的内容1.流体力学的基本概念工程流体力学是一门重要的工程学科,它是研究运动的流体分布特性、流动过程的动力学特征、流体受力的控制机理以及提供理论支持的工程应用理论。
它综合了物理学、数学、材料学和力学等知识,它包括流体动力学、传热传质、流体力学和流体机械等方面的研究内容。
2.流体动力学流体动力学是流体运动的力学理论,它研究的是流体中的物理量,如流速、压力、密度等的变化和流体运动的规律。
它是流体物理学的基本内容,是工程流体力学的基础理论。
它的研究内容主要包括流体的静力学、流体的流变力学、流体的流动特性、流体的热力学性质、流体的动力学和流体的流动特性等。
3.传热传质传热传质是研究流体在传热和传质的过程中热量和物质的传递机理的一门学科。
它包括流体的热传导、热对流和热辐射、物质的传质、物质输运等方面的内容。
4.流体力学流体力学是一门综合学科,是研究流体的能量、动量和位置变化的动力学特性及其应用的学科。
流体力学研究的内容包括流体的流量和压力、流体的质量和动量、流体的流速、流体的流动特性等。
它主要研究的是流体受力的特性和运动特性,是工程流体力学中最重要的学科之一。
5.流体机械的理论流体机械是研究利用流体动力驱动转子的机械装置的科学,包括机械装置的流体的传动特性、涡轮机械和泵的流量控制、流体中的变频调速以及比热容与流场等。
它是工程流体力学中的重要内容,也是工程设计的重要基础。
二、工程流体力学的应用工程流体力学的基本理论可以应用于各种工程中,如机械制造、空气动力学、海洋技术、热能技术、新能源技术、能源储存和节能技术、化工反应技术等。
它在社会经济建设中发挥着重要作用,可以为社会生产提供良好的环境保护技术手段,也可以为工程设计和技术开发提供依据。
流体力学概念重点
流体力学概念流体:在任何微小剪切力作用下连续变形的物质。
流体质点:微小特征体内含有足够多的分子数并具有确定的宏观统计特性的分子集合。
连续介质模型:流体力学中假定组成流体的最小物质实体是流体质点,流体是由无限多个流体质点连绵不断地组成,质点之间不存在间隙,这就是连续介质模型。
引入连续介质模型之后,流体的宏观物理量如速度、压强、密度等,都可以表示为空间坐标和时间的连续函数。
粘性:流体抵抗剪切变形的一种属性。
当流体相对运动或剪切变形时,流体内部就产生切应力以抵抗之,这就是流体粘性的表现。
动力粘性系数才是流体粘性大小的度量,运动粘性系数并不能真实反映物体的粘性。
同一种流体的动力粘性系数与温度有很大关系,受压强影响很小。
液体的粘性主要取决于分子之间的距离和吸引力,温度升高粘性降低。
气体的粘性取决于分子间由热运动产生的动量交换,温度升高粘性增大。
理想流体:粘性系数等于零的流体。
所有的物质都具有一定的可压缩性。
不可压缩流体:不考虑流体密度的变化,换言之不考虑其可压缩性的影响的流体。
其体积弹性模量为无穷大。
质量力:流体所处的外力场作用在取定流体全部质点上的力。
是一种非接触力,或称超距力如重力和非惯性参考系中的惯性力。
质量力的大小与外力场的强度,流体质量的分布有关,如果流体质量均匀分布,也可称为体积力。
表面力:流体外的流体或物质作用在取定流体封闭边界面上的力。
表面力大小与封闭边界的面积和表面应力分布有关。
空间任意点的流体静压强大小与其作用面的方位无关,只是作用点位臵的函数。
上述结论适用于所有无粘性或有粘性但没有相对运动(无切应力)的流体,不管是否是静止的。
巴斯噶原理:自由表面上的压强变化瞬时传至静止流体内各点。
绝对压强:以完全真空状态为零压强计量的压强。
计示压强(相对压强):以当地大气压强为基准计量的压强。
计示压强= 绝对压强- 大气压强计示压强为正称表压;为负称真空度。
运用完全气体状态方程时要用绝对压强。
拉格朗日法:着眼于流体质点,设法描述每一个流体质点至始至终的运动过程,即位臵随时间的变化规律。
《流体力学总结大全》
《流体力学总结大全》2、连续介质假设。
把流体当做是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体。
3、相对密度:物体质量与同体积4摄氏度蒸馏水质量比4、体胀系数。
压强不变时每增加单位温度时,流体体积的相对变化率(α),温度越高越大。
5、压缩率。
当流体温度不变时每增加单位压强时,流体体积的相对变化率,压强越大压缩率越小压缩越难(kt)。
6、体积模量。
温度不变,每单位体积变化所需压强变化量,(k),越大越难压缩。
7、不可压缩流体。
体胀系数与压缩率均零的流体。
8、粘性:流体运动时内部产生切应力的性质,是流体的内摩擦特性,或者是流体阻抗剪切变形速度的特性,动力黏度μ:单位速度梯度下的切应力,运动黏度:流体的动力黏度与密度的比值。
9、速度梯度。
速度沿垂直于速度方向y的变化率。
10、牛顿内摩擦定律。
切应力与速度梯度成正比。
符合牛顿内摩擦定律的流体;不符合牛顿内摩擦定律的流体。
11、三大模型:连续介质模型、不可压缩模型、理想流体模型。
连续介质假设是流体力学中第一个带根本性的假设。
连续介质模型:认为液体中充满一定体积时不留任何空隙,其中没有真空,也没有分子间隙,认为液体是连续介质,由此抽象出来的便是连续介质模型。
不可压缩流体模型:在忽略液体或气体压缩性和热胀性时,认为其体积保持不变以简化分析,流体密度随压强变化很小,可视为常数的流体。
理想流体模型。
连续介质模型和不可压缩模型的总和。
12、质量力与表面力之间的区别:①作用点不同质量力是作用在流体的每一个质点上表面力是作用在流体表面上;②质量力与流体的质量成正比(如为均质体与体积成正比)表面力与所取的流体的表面积成正比③质量力是非接触产生的力,是力场的作用表面力是接触产生的力13、简述气体和液体粘度随压强和温度的变化趋势及不同的原因。
答:气体的粘度不受压强影响,液体的粘度受压强影响也很小;液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度却随温度升高而增大,其原因是:分子间的引力是液体粘性的主要因素,而分子热运动引起的动量交换是气体粘性的主要因素。
2024流体力学知识点总结
流体力学知识点总结
流体的定义:液体和气体统称为流体。
流体的主要物理性质:
(1) 惯性:流体具有保持其原有运动状态的倾向,这种性质称为惯性。
流体的惯性可用单位质量流体所具有的惯性动能来衡量。
(2) 粘性:流体具有内摩擦力的性质,称为粘性。
粘性使流体在流动时产生内摩擦力,这种内摩擦力称为粘性摩擦力。
粘性可用动力粘度或运动粘度来表示。
(3) 压缩性和膨胀性:流体的体积随压力的改变而改变的性质称为压缩性。
压缩性用体积压缩系数来表示。
流体的密度随压力的改变而改变的性质称为膨胀性。
膨胀性用体膨胀系数来表示。
(4) 流动性:流体在静止时没有固定的形状,而能随压力的变化而改变其形状,并能在各个方向上延伸,这种性质称为流动性。
流体力学中的基本方程:
(1) 连续方程:质量守恒原理的流体力学表达式。
(2) 动量方程:牛顿第二定律在流体力学中的应用。
(3) 能量方程:能量守恒原理在流体力学中的应用。
流体流动的类型:层流和湍流。
流体流动的物理特性:流速、压强、密度等。
流体流动的基本规律:伯努利定理、斯托克斯定理等。
流体流动的数值模拟方法:有限差分法、有限元法等。
流体力学知识点经典总结
流体力学绪论一、流体力学的研究对象流体力学是以流体(包括液体和气体)为对象,研究其平衡和运动基本规律的科学。
主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失等。
二、国际单位与工程单位的换算关系21kg 0.102/kgf s m =•第一章 流体及其物理性质(主要是概念题,也有计算题的出现)一、流体的概念流体是在任意微小的剪切力作用下能发生连续的剪切变形的物质,流动性是流体的主要特征,流体可分为液体和气体二、连续介质假说流体是由空间上连续分布的流体质点构成的,质点是组成宏观流体的最小基元三、连续介质假说的意义四、常温常压下几种流体的密度水-----998 水银-----13550 空气-----1.205 单位3/kg m五、压缩性和膨胀性流体根据压缩性可分为可压缩流体和不可压缩流体,不可压缩流体的密度为常数,当气体的速度小于70m/s 、且压力和温度变化不大时,也可近似地将气体当做不可压缩流体处理。
六、流体的粘性流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性,而内摩擦力则是粘性的动力表现,粘性的大小用粘度来度量,粘度又分为动力粘度μ和运动粘度ν,它们的关系是μνρ=七、牛顿内摩擦定律du dy τμ=八、温度对流体粘性的影响温度升高时,液体的粘性降低,气体的粘性增加。
这是因为液体的粘性主要是液体分子之间的内聚力引起的,温度升高时,内聚力减弱,故粘性降低;而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动,温度越高,热运动越强烈,所以粘性就越大流体静力学一、流体上力的分类作用于流体上的力按作用方式可分为表面力和质量力两类。
清楚哪些力是表面力,哪些力是质量力二、流体静压力及其特性(重点掌握)当流体处于静止或相对静止时,流体单位面积的表面力称为流体静压强。
特性一:静止流体的应力只有法向分量(流体质点之间没有相对运动不存在切应力),且沿内法线方向。
特性二 在静止流体中任意一点静压强的大小与作用的方位无关,其值均相等。
流体力学知识点
流体力学知识点
流体力学(Fluid mechanics)是研究在不压缩前提下运动的流体(包括气体和液体)运动规律及其在实际问题中的应用的科学。
下面是一些流体力学的知识点:
1. 流体概念:流体是指那些具有自由形态的物质,包括液体和气体。
与之相对的是固体,它们的形状和容积是固定的。
2. 流量和流速:流量是指在单位时间内流体穿过某一截面积的体积,通常用Q表示。
流速是流体穿过单位截面的速度,通常用v表示。
3. 黏性:黏性是流体抵抗形变的能力,也就是流体对于剪切力的反应。
黏性可以影响流体的流动行为,如引起粘滞力、涡旋等。
4. 涡旋和湍流:涡旋是流体中的一种自旋结构,能够影响周围流体的运动。
当流速足够高或管道过窄时,涡旋可以导致湍流,这对于流体的传输和控制有重要的影响。
5. 流体静力学:流体静力学是研究静止流体的行为和力学性质的学科,例如容器中的压强、静水压、浮力,以及流体静态的稳定性和压强分布等。
6. 流体动力学:流体动力学是研究流体在运动状态下行为和性质的学科。
它主要研究流体的动量、能量、质量守恒,并探讨流体在各种条件下的运动规律。
以上是一些流体力学的基本知识点,涵盖了流体特性、流动规律、流体静力学和流体动力学等方面。
流体力学在许多领域有广泛的应用,如工程、航天、海洋、气象等,都离不开对流体物理规律的深入理解和应用。
流体力学重点概念总结
流体力学重点概念总结第一章:流体及其主要物理性质主要内容:1.流体的连续介质模型:(a)为研究了分析流体提供了宏观上的方法(b)假定组成流体的最小物理实体是流体质点而不是流体分子(c)介绍了流体质点的概念及性质(d)可通过分析看成流体质点的流体微团的物理量研究流体运动与平衡2.流体的主要物理性质:(a)密度:表征流体在空间某点质量的密集程度1.密度ρ以及密度的倒数比容ν(b)压缩性:流体的基本属性,任何流体都是可压缩的1.用体积弹性模量Ev衡量流体压缩性大小2.可根据Ev大小,在处理问题时将流体分为可压缩和不可压缩流体(c)粘性:流体抵抗剪切变形或相对运动的属性1.流体运动时才会表现粘性2.粘性表现为流体内部的一种摩擦力,阻碍流体内部相对滑动3.作用在流体上的力:(a)作用在流体分离体表面上的力:表面力(b)作用在流体质点上的非接触力:质量力4.理想流体中压强与方向无关,液体的表面张力和接触角重点内容:1.流体连续介质模型的基本原理和使用2.流体密度、压缩性、粘性等物理性质的概念、特性、影响因素3.利用粘性系数简单分析流体的运动4.正确分析流体受力,掌握流体表面力和质量力的计算公式和作用方法第二章:流体静力学主要内容:1.流体静力学基本概念:研究流体平衡时的力学规律(a)流体平衡分为平衡和相对平衡(b)适用于理想流体和实际流体2.流体静压强:(a)方向沿作用面的内法线方向(b)任一点静压强大小与其作用面在空间的方位无关(c)帕斯卡原理3.欧拉平衡方程式:(a)质量力与表面力相平衡的表达式(b)确定压强在静止流体中随位置的变化规律(c)适用于可压缩和不可压缩流体以及有粘、无粘流体4.重力场内的压强分布5.压强的度量单位和表达方式:(a)压强的两种计量:绝对压强和计示压强(b)测压管、差压计等测量方式6.流体的相对平衡:(a)流体静压强在各个方向上的分布规律(b)等压面方程7.静止流体的作用力:(a)作用于平面壁(假想体积的液体重力)(b)作用于曲面壁(提出压力体概念)重点内容:1.流体静压强的计算和基本特征2.理解流体平衡微分方程式的物理含义并能够使用求压强分布3.利用流体静压强的分布规律和等压面计算点压强4.平面壁及曲面壁所受流体总压力的分析计算第三章:流体运动学基础主要内容:1.流体运动学不考虑运动的原因,研究描述流体运动的方法2.描述流体运动方法:(a)随体法(拉格朗日法):t时刻质点的x,y,z坐标确定质点运动轨迹(b)当地法(欧拉法):流体某一空间点的速度、压强、等变化规律(c)物理量的质点导数:1.当地导数,反映流场的非定常性2.位变导数,反应流场的非均匀性3.流场的几何描述:(a)流场的概念,定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述(b)流线、迹线、染色线的定义、特点和区别;流管的概念(c)流线方程、迹线方程,三线重合的条件4.流动的分类:(a)三种分类方式(b)一、二、三维流动的概念和速度场描述(c)常用的流动分析方法5.流体微团的运动分析:平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动重点内容:1.掌握描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法,熟练应用物理量的矢量表达式2.描述流体流动的基本概念,如定常与非定常流动、流线与迹线的区别、层流和紊流的雷诺数区分等3.基本的流体分析方法4.流体微团的变形及运动分析第四章:流体动力学基础主要内容:1.系统和控制体,雷诺输运定理:(a)系统概念(b)控制体概念(c)雷诺输运定理:1.雷诺输运公式:当地导数、迁移导数2.适用条件、物理意义2.对控制体的流体力学积分方程:(a)积分形式的连续性方程的使用条件、物理意义(b)动量方程:各分量含义、正负判断(c)伯努利方程:1.条件:流场中一流管元:定常、无摩擦、均质、不可压2.定常流动条件下:质量守恒3.压力能+动能+势能守恒(d)动量矩方程和能量方程(e)粘性流体中一点应力状态与理想流体的区别3.微分形式的连续性方程:(a)质量增长率+流出的总质量流量=0(b)定常密度场和不可压缩流体条件4. N-S动量方程:(a)使用条件:牛顿流体(b)粘性流体的应力,一点应力的9个分量(c)N-S方程的推导、本构方程的定义(d)定解条件问题重点内容:1.系统与控制体概念,控制体的选取,受力分析,雷诺输运定理的使用2.熟练掌握并运用控制体的流体力学积分方程:综合应用积分形式的动量方程连续方程、伯努利方程解决实际问题3.判断流动的存在,微分形式连续方程的应用第五章:相似原理与量纲分析主要内容:1.相似原理和量纲分析的提出:(a)解决流体力学问题中实验研究方法的重要性(b)实验研究方法分类和模型实验方法2.相似概念和相似定理:(a)什么是力学相似(b)三种相似原理及关系及推论(d)力的比例系数:相似准则数(e)三大相似定理的基本概念3.相似准则:(a)相似准则数有哪些?如何找出起决定作用的相似准则数?(b)自动模化和稳定性是什么?作用情况是什么?4.模型实验方法:(a)模型实验法的设计和流动介质选取,如何测定物理量并推广到原型上?(b)突出主要因素,摒弃次要因素,研究问题,三种近似模型实验方法5.量纲分析:(a)量纲和谐基本原理(b)瑞利法、π法的使用和适用情况,求解步骤(c)基本量纲数、独立变量数、无量纲数之间的关系重点内容:1.相似原理、相似定理的理解2.掌握相似准则,能够采取近似相似的方法,找到主要研究问题,进行合适的设计模型实验并进行相关计算,求出原型的参数3.掌握量纲和谐基本原理和量纲分析方法,合理地选取瑞利法或π法进行计算第六章:理想不可压缩流体的定常流动主要内容:1.理想不可压缩流体的一元流动:(a)沿流线的伯努利方程的公式、适用条件、几何和能量意义(b)伯努利方程的应用:小孔出流的托里拆里公式和缩颈效应,毕托管、文特里流量计的测量原理2.理想不可压缩流体的平面势流:(a)伯努利方程在平面势流流动下的应用(b)流函数、速度势函数的意义和存在条件,与速度的关系,拉普拉斯方程的条件。
大学物理流体力学基础知识点梳理
大学物理流体力学基础知识点梳理一、流体的基本概念流体是指能够流动的物质,包括液体和气体。
与固体相比,流体具有易变形、易流动的特点。
流体的主要物理性质包括密度、压强和黏性。
密度是指单位体积流体的质量,用ρ表示。
对于均质流体,密度等于质量除以体积;对于非均质流体,密度是空间位置的函数。
压强是指流体单位面积上所受的压力,通常用 p 表示。
在静止流体中,压强的大小只与深度和流体的密度有关,遵循着著名的帕斯卡定律。
黏性是流体内部抵抗相对运动的一种性质。
黏性的存在使得流体在流动时会产生内摩擦力,阻碍流体的流动。
二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的力学规律。
(一)静止流体中的压强分布在静止的均质流体中,压强随深度呈线性增加,其关系式为 p =p₀+ρgh,其中 p₀为液面处的压强,h 为深度,g 为重力加速度。
(二)浮力定律当物体浸没在流体中时,会受到向上的浮力。
浮力的大小等于物体排开流体的重量,即 F 浮=ρgV 排,这就是阿基米德原理。
三、流体动力学(一)连续性方程连续性方程是描述流体在流动过程中质量守恒的定律。
对于不可压缩流体,在稳定流动时,通过管道各截面的质量流量相等,即ρv₁A₁=ρv₂A₂,其中 v 表示流速,A 表示横截面积。
(二)伯努利方程伯努利方程反映了流体在流动过程中能量守恒的关系。
其表达式为p +1/2ρv² +ρgh =常量。
即在同一流线上,压强、动能和势能之和保持不变。
伯努利方程有着广泛的应用。
例如,在喷雾器中,通过减小管径增加流速,从而降低压强,使得液体被吸上来并雾化;在飞机机翼的设计中,利用上下表面流速的差异产生压强差,从而提供升力。
四、黏性流体的流动(一)层流与湍流当流体流速较小时,流体呈现出有规则的层状流动,称为层流;当流速超过一定值时,流体的流动变得紊乱无序,称为湍流。
(二)黏性流体的流动阻力黏性流体在管道中流动时会受到阻力。
阻力的大小与流体的黏度、流速、管道的长度和直径等因素有关。
流体力学相关知识点
流体力学相关知识点流体力学是一门研究流体(液体和气体)的力学行为的学科。
以下是流体力学中的一些基本概念和知识点:1. 牛顿粘性定律:流体力学中的内摩擦力或粘性力,与相对速度梯度和接触面面积成正比,与流体的物理属性(粘度)有关。
2. 伯努利定理:在不可压缩、无粘性的理想流体中,流体的总能量(动能+势能)沿流线保持不变。
3. 斯托克斯定理:在重力和表面张力作用下的粘性流体,如果流动是小扰动引起的,则流线是围绕封闭曲线的闭合曲线。
4. 泊肃叶定律:在一定条件下,粘性流体在管道中流动时,其流量Q与管道半径r,流体粘度μ及管道长度L成正比,与压强差ΔP成正比。
5. 库塔流定理:在二维不可压缩、无粘性的理想流体中,如果存在一个封闭的不可穿透的曲线(库塔流线),则在该曲线所包围的区域内,存在一个与之相对应的稳定流体运动。
6. 欧拉方程:描述了流体运动的动量变化率等于外力(体积力与表面力之和)对该流体微元的作用。
7. 雷诺方程:描述了粘性流体在管内层流时,其动量方程如何受到粘性的影响。
8. 纳维-斯托克斯方程:描述了考虑粘性效应的流体运动的动量、能量和组分变化等基本方程。
9. 普朗特边界层方程:描述了流体在物体表面附近形成边界层后,边界层的动量、能量和组分变化等基本方程。
10. 流体静力学:研究流体静止时的平衡状态及对固体壁面的压力和作用力。
11. 流体动力学:研究流体运动的基本规律,包括速度场、压力场、温度场等。
12. 湍流理论:研究湍流的形成、发展和衰减机理,建立湍流模型并求解湍流运动的基本方程。
13. 流动稳定性理论:研究流体运动的稳定性问题,分析流体微小扰动的发展和演化过程。
14. 计算流体力学:通过数值方法求解流体力学的基本方程,模拟和分析流体运动的规律和特性。
以上是流体力学中的一些基本概念和知识点,它们是理解和解决实际工程问题的基础。
流体力学知识点总结
流体力学知识点总结流体力学是一门研究流体(包括液体和气体)的运动规律以及流体与固体之间相互作用的学科。
它在许多领域都有着广泛的应用,如航空航天、水利工程、能源开发、生物医学等。
下面将对流体力学的一些重要知识点进行总结。
一、流体的物理性质1、密度和比容密度是指单位体积流体的质量,用ρ 表示。
比容则是单位质量流体所占的体积,是密度的倒数,用ν 表示。
2、压缩性和膨胀性压缩性是指流体在压力作用下体积缩小的性质,通常用体积压缩系数β 来表示。
膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的性质,用体积膨胀系数α 来表示。
液体的压缩性和膨胀性通常较小,可视为不可压缩和不可膨胀流体;而气体的压缩性和膨胀性较为显著。
3、粘性粘性是流体内部产生内摩擦力以阻碍流体相对运动的性质。
粘性的大小用动力粘度μ 或运动粘度ν 来表示。
牛顿内摩擦定律指出,相邻两层流体之间的切应力与速度梯度成正比。
4、表面张力液体表面由于分子引力不均衡而产生的沿表面切线方向的拉力称为表面张力。
表面张力会使液体表面有收缩的趋势,在一些涉及小尺度流动的问题中需要考虑。
二、流体静力学1、静压强及其特性静止流体中任一点的压强大小与作用面的方位无关,只与该点的位置有关,即静压强各向同性。
2、欧拉平衡方程在静止流体中,单位质量流体所受的质量力和表面力平衡,由此可以导出欧拉平衡方程。
3、重力作用下的静压强分布在重力作用下,静止液体中的压强随深度呈线性增加,其计算公式为 p = p0 +ρgh,其中 p0 为液面压强,h 为深度。
4、压力的表示方法绝对压强是以绝对真空为基准计量的压强;相对压强是以当地大气压为基准计量的压强。
真空度则是当绝对压强小于大气压时,相对压强为负值,其绝对值称为真空度。
5、作用在平面上的静水总压力对于垂直放置的平面,静水总压力的大小等于受压面面积与形心处压强的乘积,其作用点位于受压面的形心之下。
6、作用在曲面上的静水总压力将曲面所受静水总压力分解为水平方向和垂直方向的分力进行计算。
流体力学总结复习(1)
流体力学总结复习(1)流体力学总结复习流体力学是研究流体运动规律和特性的学科,广泛应用于工程、地质、气象、海洋等众多领域。
下面我们来对流体力学知识进行一次总结复习。
一、基本概念1. 流体:能够流动,在外力作用下形状能够变化的物质。
2. 流动:在流体中,由于外力作用下引起的变形并迅速影响到流体的整个体积的现象。
3. 流量:单位时间内穿过某一横截面的流体体积。
4. 压力:单位面积上的力。
二、流体力学的基本方程1. 质量守恒定律(连续方程):流体在任意两个截面的实际流量相等。
2. 动量守恒定律(牛顿第二定律):力是液体加速度的乘数。
3. 能量守恒定律(伯努利方程):流体在稳态流动过程中,流速越大,压力越小,反之亦然。
三、常见问题1. 流体的稳定性问题:稳定流动和不稳定流动分别是哪两种类型,有何区别?答:稳定流动指的是流体在正常工作状态下保持相同的流速、流量或密度的现象;不稳定流动指流体存在涡流,会导致流体在某些区域压力变低,而在其它区域则压力变高的现象。
2. 压力的公式推算问题:在同一高度、不同密度流体内,相等的质量在重力作用下会产生相等的压力,如何推算压力的公式?答:根据巴斯德公式p=F/A可得出,同等质量下仅仅因为液体密度而引起压力的不同,则对应产生的质量也相对应减小或增大,乘上液体密度,可得出公式p= (F/m)/A =g(h1-h2)/A。
其中,F为质量,A为面积,g为重力加速度,h1-h2为液体高度差。
3. 管道系统的计算问题:已知流量、水管长度、摩擦系数等参数,如何通过管路系统的计算公式推算管道流量?答:在未考虑管道阻力的前提下,管道系统的计算公式为Q=C*A*V。
其中,Q为单位时间内的流量,C为摩擦系数,A为管道横截面积,V为流速。
在考虑管道阻力之后,还需要增加修正系数,将管道阻力纳入考虑之中。
四、结语上述流体力学的相关内容是我们学习和应用流体力学的基础,同时也是我们将来学习更为复杂的流体力学问题的必要条件。
流体力学概念梳理
1.表面里:通过直接接触,作用在所取流体表面上的力。
2.质量力:作用在所取流体体积内每个质点上的力(因为与质量成比例故称为质量力)。
3.惯性:物体保持原有运动状态的性质,改变物体的运动状态,都必须克服惯性的作用。
4.粘性:流体固有的物理性质,是流体在运动过程中出现阻力,产生机械能损失的根源。
5.压缩性:流体受压,分子间距减小,体积缩小的性质。
6.膨胀性:是流体受热,分子间距增大,体积膨胀的性质。
1.等压面:流体中压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)。
2.绝对压强:以没有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强。
P abs3.相对压强:是以当地大气压为基准算起的压强。
P4.真空度:指绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值。
5.测压管水头:是单位重量液体具有的总势能。
(g p z ρ+) 6.压力体:gV hdA g dP P Ax Z x Xρρ===⎰⎰中,积分V hdA Ax Z =⎰表示的几何体积。
1.恒定流:以时间为标准,若各空间点上的运动参数(速度、压强、密度等)都不随时间变 化,这样的流动是恒定流,反之为非恒定流。
2.三元流动:以空间为标准,若各空间点上的运动参数(主要是速度)是三个空间坐标和时间变量的函数u=u (x ,y ,z ,t )该流动是三元流动。
3.流线:是表示某时刻流动方向的曲线,曲线上各质点的速度矢量都与该曲线相切。
4.迹线:流体质点在一段时间内的运动轨迹。
5.流管:某时刻在流场内任意作一封闭曲线,过曲线上各点做流线,所构成的管状曲线。
6.流束:充满流体的流管。
7.过流断面:在流束作出的与所有流线正交的横断面。
8.元流:是过流断面无限小的流束,其几何特征与流线相同。
9.总流:是过流断面为有限大小的流束,是由无数的元流构成,断面上各点的运动参数不相同。
10.流量:单位时间通过流束某一过流断面的流体量称为该断面的流量。
11.均匀流:凡流线是平行线是平行直线的流动为均匀流,否则为非均匀流。
流体力学知识重点(全)
流体力学知识点总结流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律!流体质点:1. 流体质点无线尺度,只做平移运动2. 流体质点不做随即热运动,只有在外力的作用下作宏观运动;3. 将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性;流体元:就有线尺度的流体单元,称为流体“质元”,简称流体元。
流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。
连续介质假设:假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。
连续性介质模型的内容:根据流体指点概念和连续介质模型,每个流体质点具有确定的宏观物理量,当流体质点位于某空间点时,若将流体质点的物理量,可以建立物理的空间连续分布函数,根据物理学基本定律,可以建立物理量满足的微分方程,用数学连续函数理论求解这些方程,可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。
分子的内聚力:当两层液体做相对运动时,两层液体的分子的平均距离加大,分子间的作用力变现为吸引力,这就是分子的内聚力。
液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层,漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动,表现为内摩擦力。
、流体在固体表面的不滑移条件:分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面,随固体一起运动或静止。
牛顿流体:动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。
牛顿的粘性定律表明:牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比,还表明对一定的流体,作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的,而不是由速度决定的:温度对粘度的影响:温度对流体的粘度影响很大。
液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度则相反,随温度的升高而增大。
压强对粘性的影响:压强的变化对粘度几乎没有什么影响,只有发生几百个大气压的变化时,粘度才有明显改变,高压时气体和液体的粘度增大。
毛细现象:玻璃管内的液体在表面张力的作用下液面升高或降低的现象称为毛细现象;描述流体运动的两种方法拉格朗日法:拉格朗日法又称为随体法。
它着眼于流体质点,跟随流体质点一起运动,记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律,跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。
流体力学知识点总结
流体力学知识点总结x一、流体力学基本概念1、流体:指气体和液体,其中气体又称气态物质,液体又称液态物质,也指过渡态的固、液、气。
2、流体静力学:指研究流体在外力作用下的静态特性、压强及重力场等的一般理论。
3、流体动力学:指研究复杂流动现象的动态特性,如流速、湍流及涡流等。
4、流体性质:指流体具有的物理性质,如密度、粘度、比容、表面张力和热特性等。
二、基本假定1、流体的原子间的相互作用是可以忽略的,可以认为是稀薄的。
2、可以假设流体每@点的性质是一致的,允许有速度和温度的变化,其变化有连续性。
3、流体的流动受力不受力,受力的变化很小。
4、流体流动的程度比凝固物体的几何比例大,可以忽略凝固物体对流体流动的影响。
三、流体力学基本概念1、流体质量流率:是流体中的所有物质在某一时刻的移动量,单位为千克/秒(千克/秒)。
2、流体动量流率:是流体中所有物质在某一时刻的动量的移动量,单位是千克·米/秒(千克·米/秒)。
3、流体的动量守恒:流体系统中的动量移动量不变,即:动量进入系统等于动量离开系统。
4、流体的动量定理:假定流体的粘度是恒定的,在流体力学中,运动的流体的动量守恒定理如下:5、流体的能量守恒:流体系统中的能量移动量不变,即:能量的一部分进入系统、离开系统或转移到其他系统中等于能量的一部分离开系统或转移到系统中。
6、绝对动量守恒:在不考虑粘度、流体的办法、温度及热量的变化的情况下,流体系统的绝对动量总量不变。
四、流体力学基本公式1、流体的动量定理:即Bernoulli定理,它用来描述非稳定流动中的动量转换,其形式为:p+ρv2∕2+ρgz=P+ρV+2;2、流体的能量定理:即费休定理,它用来描述流体中的施加动能和升能变化,其形式为:p+ρv2∕2+ρgz=P+ρV∕2+ρgz;3、流体力学定理:即拉格朗日定理,它用来描述流体的流动变化,其形式为:p+ρv2∕2+ρgz=p0+ρv02∕2+ρgz0;4、流体的动量方程:用来描述流体的动量变化,其形式为:(ρv)t+·ρvv=p+·μv+ρf。
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-----------------------------------精品考试资料---------------------学资学习网-----------------------------------第一章绪论表面力:又称面积力,是毗邻流体或其它物体,作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于:1.流体本身的物理性质(内因)2.作用在流体上的力(外因)流体的主要物理性质:密度:是指单位体积流体的质量。
单位:kg/m3。
重度:指单位体积流体的重量。
单位:N/m3。
流体的密度、重度均随压力和温度而变化。
流体的流动性:流体具有易流动性,不能维持自身的形状,即流体的形状就是容器的形状。
静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力,仅能抵抗压力。
流体的粘滞性:即在运动的状态下,流体所产生的阻抗剪切变形的能力。
流体的流动性是受粘滞性制约的,流体的粘滞性越强,易流动性就越差。
任何一种流体都具有粘滞性。
牛顿通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关,与接触面上的压力无关。
1 / 18动力粘度:反映流体粘滞性大小的系数,单位:N?s/m2 ρμ/运动粘度:ν= 第二章流体静力学流体静压强具有特性流体静压强既然是一个压应力,它的方向必然总是沿着作用面的内法线方1. 向,即垂直于作用面,并指向作用面。
静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关,即同一点2. 上各方向的静压强大小均相等。
: P=Po+pgh静力学基本方程等压面:压强相等的空间点构成的面Pabs 绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强P 相对压强:以当地大气压为基准起算的压强Pa(当地大气压)P=Pabs—Pv 真空度:绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值Pv=Pa-Pabs= -P 测压管水头:是单位重量液体具有的总势能基本问题:;γh1、求流体内某点的压强值:p = p0 + h;p–p0 =γ、求压强差:2 /γ(p - p0)3、求液位高:h =,大小平面上的净水总压力:潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P 之积。
A等于受压面面积与其形心点的静压强pc / 218: 注意:只要平面面积与形心深度不变1无关;.面积上的总压力就与平面倾角.压心的位置与受压面倾角无直接关系,是通过yc表现的;23.压心总是在形心之下,在受压面位置为水平放置时,压心与形心重合。
作用在曲面壁上的总压力—水平分力作用于曲面上的静水总压力P的水平分力Px等于作用于该曲面的在铅直投影面上的的投影(矩形平面)上的静水总压力,方向水平指向受力面,作用线通过面积Az的压强分布图体积的形心。
作用在曲面壁上的总压力—垂直分力作用于曲面上的静水总压力P的铅垂分力Pz等于该曲面上的压力体所包含的液体重,其作用线通过压力体的重心,方向铅垂指向受力面。
压力体压力体体积的组成:(1)受压曲面本身;(2)通过曲面周围边缘所作的铅垂面;(3)自由液面或自由液面的延伸。
压力体的种类:实压力体和虚压力体。
实压力体Pz方向向下;虚压力体Pz方向向上。
帕斯卡原理:静止不可压缩流体内任意一点的压强变化等值传递到流体内的其他各点;重力场中静止流体等压面的特点(1)静止、同一水平面;(2)质量力仅有重力;(3)连通;3 / 18(4)连通的介质为同一均质流;第三章流体运动学拉格朗日方法:是以流场中每一流体质点作为描述对象的方法,它以流体个别质点随时间的运动为基础,通过综合足够多的质点(即质点系)运动来确定整个流体的流动。
----质点系法欧拉法:是以流体质点流经流场中各空间点的运动即以流场作为描述对象研究流动的方法——流场法。
流体质点的加速度(流速对时间求导)有两部分组成:1)时变加速度(当地加速度)——流动过程中流场由于速度随时间变化而引起的加速度;2)位变加速度(迁移加速度)——流动过程中流场中速度分布不均,因位置变化而引起的加速度。
流线流线的定义:是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。
流线的性质:a、同一时刻的不同流线,不能相交。
b、流线不能是折线,而是一条光滑的曲线。
c、流线簇的疏密反映了速度的大小迹线迹线的定义:是指某一质点在某一时段内的运动轨迹线。
层流与紊流层流:亦称片流,是指流体质点不互相混杂,流体质点作有条不紊的有序的直线运动。
层流特点(1)有序性。
4 / 18(2)水头损失与流速的一次方成正比Hf=kv。
(3)在流速较小且雷诺数Re较小时发生。
(4)层流遵循牛顿内摩擦定律,粘性抑制或约束质点作横向运动。
紊流:是指随流速增大,流层逐渐不稳定,质点相互混掺,流体质点沿很不规则无序的路径运动。
紊流特点:①无序性、随机性、有旋性、混合性。
②在圆管流中水头损失与流速的1.75~2次方成正比。
Hf=kv 1.75~2③在流速较大(雷诺数较大)时发生。
4紊流发生是受粘性和紊动共同作用的结果有压流与无压流(1)有压流:流体充满整个流动空间,在压力作用下的流动。
(2)无压流:流体具有与大气相接触的自由表面(未充满整个流动空间),在重力作用下的流动。
(3)满流:流体充满整个流动空间。
(4)非满流:流体为充满整个流动空间。
有旋流和无旋流有旋流:亦称“涡流”。
流体质点(微团)在运动中不仅发生平动(或形变),而且绕着自身的瞬时轴线作旋转运动。
无旋流:亦称“势流”、“有势流”。
流体在运动中,它的微小单元只有平动或变形,但不发生旋转运动,即流体质点不绕其自身任意轴转动。
恒定流与非恒定流恒定流:是指流场中的流体流动,空间点上各水力运动要素均不随时间而变化。
5 / 18严格的恒定流只可能发生在层流,在紊流中,由于流动的无序,其实流速或压强总有脉动,但若取时间平均流速(时均流速)非恒定流:是指流场中的流体流动,空间点上各水力运动要素均随时间的变化而变化。
在非恒定流情况下,流线的位置随时间而变;流线与迹线不重合。
在恒定流情况下,流线的位置不随时间而变,且与迹线重合。
均匀流与非均匀流均匀流——迁移加速度为0均匀流中各过水断面上的流速分布图沿程不变,过水断面是平面,沿程各过水断面的形状和大小都保持一样。
例:等直径直管中的液流或者断面形状和水深不变的长直渠道中的水流都是均匀流。
非均匀流——迁移加速度不等于0的流动非均匀流中流场中相应点的流速大小或方向或同时二者沿程改变,即沿流程方向速度分布不均。
(非均匀流又可分为急变流和渐变流)。
渐变流与急变流渐变流:沿程逐渐改变的流动。
特征:1)流线之间的夹角很小即流线几乎是平行的),同时流线的曲率半径又很大(即流线几乎是直线),其极限是均匀流;2)过水断面可看作是平面;3)渐变流的加速度很小,所以惯性力很小,可以忽略不计,质量力只考虑重力作用。
急变流:沿程急剧改变的流动。
特征:1)流线间夹角很大或曲率半径较小或二者兼而有之,流线是曲线。
6 / 182)急变流的加速度较大,因而惯性力不可忽略。
第四章流体动力学基础元流的伯努利方程元流伯努利方程的物理意义与几何意义z:是元流过流断面上单位重量流体从某一基准面算起所具有的位能,称单位位能。
p/ρg:是元流过流断面上单位重量流体所具有的压能,称单位压能。
z+p/ρg:是元流过流断面上单位重量流体从某一基准面算起所具有势能,称单位势能。
u2/2g:是元流过流断面上单位重量流体所具有的动能(kineticenergy),称单位动能。
(1)物理意义:1)元流各过流断面上单位重量流体所具有的机械能(位能、压能、动能之和)沿流程保持不变;2)也表示了元流在不同过流断面上单位重量流体所具有的位能、压能、动能之间可以相互转化的关系。
z是位置水头;p/ρg是压强水头;z+p/ρg是测压管水头;u2/2g是速度水头(velocity head)(2)几何意义:1)元流各过流断面上总水头H(位置水头、压强水头、速度水头之和)沿流程保持不变。
7 / 182)也表示了元流在不同过流断面上位置水头、压强水头、速度水头之间可以相互转化的关系。
皮托管测流速常见的皮托管是由装有一半圆球探头的双层套管组成,并在两管末端联接上压差计。
探头端点A处开一小孔与内套管相连,直通压差计的一肢;外套管侧表面沿圆周均匀地开一排与外管壁相垂直的小孔(静压孔),直通压差计的另一肢。
测速时,将皮托管放置在欲测速度的恒定流中某点A,探头对着来流,使管轴与流体运动的方向相一致。
流体的速度接近探头时逐渐减低,流至探头端点处速度为零。
恒定总流的伯努利方程(1)物理意义位(置势)能Z:表示过流断面上单位重量流体所具有的重力势能;压(力势)能p/ρg:表示过流断面上单位重量的流体所具有的压力势能;动能αv2/2g:表示过流断面上单位重量的流体所具有的平均动能;(2)几何意义z:称为断面位置水头;p/ρg:称为断面压强水头;αv2/2g:称为断面速度水头;z+p/ρg:称为断面测压管水头;z+p/ρg+u2/2g=H:称为断面总水头。
这些量都具有长度的量纲[L],将这些具有水位高度的量称为水头。
8 / 18总水头线:沿流管各总水头值的连线,是流管坐标的函数。
水头线:沿流管各测压管水头值的连线,是流管坐标的函数。
水力坡度:单位长度上的水头损失。
测压管水头线坡度:单位长度上测压管水头的降低或升高。
对均匀流动,则总水头线与测压管水头线平行,即J = JP能量方程(伯努力方程)适用条件1)恒定流动;2)流体不可压缩;3)质量力只有重力作用;4)两过水断面处为均匀流或渐变流;5)流量沿程不变;6)两过水断面间无能量输入输出。
第六章流动阻力和水头损失产生流动阻力和能量损失的根源:流体的粘性和紊动。
hw:单位重量流体的平均能量损失称为水头损失。
沿程阻力和沿程水头损失:沿程阻力:当限制流动的固体边界使流体作均匀流动时,流动阻力只有沿程不变的切应力形成的阻力。
沿程水头损失:由沿程阻力作功而引起的水头损失。
沿程水头损失hf:主要由于“摩擦阻力”所引起的,随流程的增加而增加。
局部阻力和局部水头损失9 / 18局部阻力:液流因固体边界急剧改变而引起速度分布的变化,从而产生的阻力称为局部阻力。
局部水头损失:由局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失。
局部阻力水头损失hj:主要是因为固体边界形状突然改变,从而引起水流内部结构遭受破坏,产生漩涡,以及在局部阻力之后,水流还要重新调整结构以适应新的均匀流条件所造成的。
水头线图的绘制方法:1、绘制总水头线。
总水头线总是沿程下降。
在有局部水头损失的地段,有较集中的下降;在有沿程水头损失的地段,则逐渐的下降。