总复习-工流(石工)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a. 先找等压面 ： b. 根据等压面写出压强表达式：
8、几种质量力作用下的流体平衡
15
一、等加速水平运动容器中流体的相对平衡
等压面方程 axgzC
结论：等压面是一簇平行斜平面
二、等角速旋转容器中液体的相对平衡 等压面方程 12r2 gzC
2 结论：等压面是一簇绕 z 轴旋转的抛物面。
9、静止液体作用在平面上的总压力
路
h fh fi h f1 h f2 h fn
并 a、进入各并联管的总流量等于流出各并联管的总
流量之和
联
Q Q i Q 1 Q 2 Q n
b、不同并联管段A→B，单位重量液体的能量损失
管 相同，即：
路
h f h fi h f1 h f2 C
3、孔口和管嘴泄流
41
Q＝A 2gH0
Fx Fy
30
Q(V2z V1z )
Fz
1.选研究对象（控制体）： 1-1～2-2断面+固体壁面
解 2.选取适当的坐标系 题 3.对控制体内的流体进行受力分析
步 (1) 考虑重力G （水平放置的管路不考虑）
骤
(2) 两断面的压力 P 1p1A 1,P 2p2A 2用表压，注意方向
(3) 边界对液流的作用力R
16
总压力大小 方向
？ PhcApcA
垂直并且指向作用指面自由液面到
作用点
hyDD yhccyJchcAJccA
形心的距离
17
② 两侧都有液体：P＝P1－P2
p0
水 P1
A
油 2m P2 B
9、静止液体作用在平面上的总压力
18
总压力大小 方向
？ P Px2 Pz2
PxhcAxpc指A 自x由液面到
⑤ hw＝ ∑ hf+ ∑ hj
hj
V2 2g
5、因次分析
37
原理：因次齐次性（因次和谐） 方法：雷利法
π定理法
38
第五章 压力管路的水力计算
1、基本概念
压力管路——有压差、充满全管
39
第五章 压力管路的水力计算
1、分类
（1）按管路的结构特点，分为 简单管路：等径无分支 复杂管路：不同管径，串联、并联、分支
（3）性质
a. 等压面就是等势面。 b.作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的 等压面。
c. 等压面不能相交
d. 绝对静止流体的等压面是水平面 e.两种互不相混的静止流体的分界面必为等压面
5、静力学基本方程
11
z p C
若液z面1 上方p1直
z2
p2
接与大气接触
pp0 h
p h
p2p1h
几何意义
物理意义
z 位置水头
p
压力水头
比位能
测压管 总
总
水头
水 速度水头
比动能
2g
4、伯努利方程
26
——实际流体总流的Bernoulli方程（能量方程）
z1p11V 21 2g z2p22V 22 2g hw 12
z1p 12 1V 1 2g H z2p22 2V 2 2 g h w 1 2
R未知，假设方 R R 向 0 0 求 实 实解 际 际方 方向 向与 与反 同 假 假设
31
第四章 流动阻力和水头损失
1、基本概念
（1）湿周：管子断面上流体与固体壁接触的边界周长。
单位：m
（2）水力半径：断面面积和湿周之比。
单位：m
R A
水力半径R与阻力成反比。
例： R A
圆管： 正方形： 圆环流：
3、压强表示方法
9
（1）绝对压强 p绝＝pa h
（2）相对压强 p表 ＝ p绝 － pah
（3）真空压强（真空度）
pv＝ pa － p绝 p表 0
Pa= 9.8×104 Pa
4、等压面
10
（1）定义：同种连续静止流体中，静压强相等的 点组成的面。（p＝const）
（2）方程 Xd Yxd Z yd 0z
45
假塑性流体的特点
受力后立即流动，流变曲线经原点，因其结 构性较弱，随着剪切速度的增加，网状结构被破 坏，质点的相互位置得到调整，并顺着流动方向 定向，导致施加于流体的切应力相互减少，从而 使流变曲线凹向切应力轴，粘度下降，愈拌愈稀， 这种特性称为剪切稀释性。
46
膨胀性流体的特点
受力后立即流动，流变曲线经原点。所含颗粒形状 极不规则，静止时紧密排列的颗粒嵌入邻近层的空隙中， 流动后随着剪切速度的增加，中间层颗粒来不及嵌入邻 近的空隙中就被稳定推过，因而发生膨胀，粘度增加， 即愈拌愈稠。这种特性称为剪切增稠性。停止剪切后马 上恢复，流变曲线凸向切应力轴。
4L
V u max 2
r0, um4pLR2
4、总水头损失的计算
35
达西公式
hf
L V2 D 2g
包达公式
64 Re
0.3164
Re
1 4
hj
V2 2g
36
hw 的计算方法总结
① Q→V→Re
② 判断流态 ： 层流
水力光滑区
混合摩擦区
水力粗糙区
③ 达西公式求∑hf
hf
LV2 d 2g
④ 包达公式求∑hj
12
• 求解计算题时，注意：同种连续静止流体中， 深度相同的点压强相同。
• 连通器：
6、静力学基本方程的意义
13
物理意义 几何意义
z 比位能
位置水头
p
z p
比压能 总比能
压力水头 测压管水头
7、静力学基本方程的应用——测压计
14
（1）原理：静力学基本方程
（p、p0的标准必须一致）
（2）方法：找等压面 （性质5：两种互不相 混的静止流体的分界面必为等压面） （3）计算步骤：
孔口0.6
管嘴0.82
在相同的作用水头和出流面积下，管嘴和孔口泄流哪个流量大？ 答：管嘴大
42
❖ 管嘴与孔口区别： ① 射流结构不一样，先收缩，再扩大，然后封住出
口，均匀泄出。 ② 孔口只有局部阻力，管嘴加上扩大阻力和沿程阻
力。
43
第六章 非牛顿流体的流动
1、非牛顿流体的分类（与时间无关） 塑性流体、假塑性流体、膨胀性流体
以运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察个别流体质点在 不同时间其位置、流速和压力的变化规律，然后把足够的流 体质点综合起来获得整个流场的运动规律。 （2）欧拉法：空间点（几何点） 以流场内的空间点为研究对象，研究质点经过空间点时运动 参数随时间的变化规律，把足够多的空间点综合起来得出整 个流场的运动规律。
伯努 利方 程的 适用 条件
① 稳定流； ② 不可压缩； ③ 质量力只受重力； ④ 选取的计算断面为缓变流断面； ⑤ 具有共同流线。
27
节流式流量计的基本原理： 当管路中的流体流经节流装置时，在收缩 断面处流速增加，压力降低，使节流装置 前后产生压差，可通过测量压差来计量流 量。
28
z1p 11V 212g z2p 22V 22 2g hw 12
（5）有效断面（过流断面） ：
a、流束或总流上，垂直于所有流线的断面。
b、有效断面可以是曲面或平面
（6）流量
（a）体积流量：m3/s （b）质量流量：kg/s
VA Q
（c）重量流量：N/s
3、连续性方程
24
一元不可压缩稳定流连续性方程？
Q1 Q2 V1A1V2A2
4、伯努利方程
25
（1）方程中各项意义：
Pz V压
形心的距离
作用点
19
压力体的画法
a. 找自由液面， p 0表＝0 当p0表≠0，等效方法：h=p0/γ
b. 找出液固分界面。 c. 据静压力作用方向的不同（↑或↓）找特殊点
，分段。 d. 沿周界向自由液面（或其延伸面）引垂面，做
虚实压力体。
第三章 流体运动学与动力学 20
一、研究流体流动的两种方法 （1）拉格朗日法：流体质点（物理点）
流体在运动中因克服摩擦力必然要做功，所 以粘性也是流体中发生机械能量损失的根源。
8
第二章 流体静力学
1、静压强单位 Pa 1大气压= 9.8×104 Pa
2、静压强特性 （1）方向特性：静压强作用方向永远沿着作用面内
法线方向.
（2）大小特性：静止流体中任何一点上各个方向的
静压强大小相等，而与作用面的方位无关
5
d ＝ 水 水
水的重度：
γ水=9800N/m3
g
g＝9.8m/s2
水银（汞）的重度：
γ水=13.6×9800N/m3
3、粘度的单位
6
动力粘度：Pa·s mPa·s
运动粘度：m2/s cm2/s
4、理想流体与实际流体
7
（1）理想流体：假想没有粘性的流体μ＝0 ，能量损失k ＝0
（2）实际流体：又称为粘性流体，即真实流 体μ≠0 ，能量损失 k ≠ 0
明渠流：
32
R
4
d2
d
d 4
R a2 a 4a 4
R4D D2dd2D4d
R
1 a2 2
a
2a 4
2、流体的流动状态及判别标准
33
Re VdVd
Re ≤2000 层流； Re >2000 紊流；
Re 的物理意义：惯性力与粘性力的比值
3、不可压缩圆管层流
34
流速分布公式
u p R2 r2
2、解题步骤： ① 顺液流方向取三面
基准面 0—0 ； 两个计算断面： 所求未知量所在断面 ；
已知条件比较充分的断面；
② 列伯努利方程求解。
29
注意：对于水罐、水池等，液面上速度近似为0。
要求：画清楚图，标明断面，写清方程
N泵 = QH
N泵 N轴
5、动量方程
Q(V2x V1x ) Q(V2y V1y )
《工程流体力学》 复习提要
2
3
第一章 流体的基本性质
1、流体的概念
2、连续介质假设？
二、流流体体的的特特点点
4
液体
气体
微观 分子排列紧密
分子排列松散
易流动，只受压力，不受拉力和切力，没有固定 流动性 形状，受到微小的剪切力就产生变形或流动
有固定的体积
没有固定的体积
压缩性 不易压缩
易压缩
粘性 粘性大，随温度增加下降 粘性小，随温度增加上升
du dy
k
du dy
n
0
p
du dy
44
塑性流体的特点
（1）塑性流体受力后，不能立即变形流动。 （2）流动初期切应力与速度梯度之间呈曲线关系，
粘度随切应力增大而降低，随速度梯度的增大， 切应力逐渐减弱，最后接近牛顿流体，成直线关 系，流体的粘度不再随切应力的增加而变化，称 为塑性粘度。
22
（4）流线 ① 定义：是某一瞬时流场中的一条曲线，该曲线上所 有质点的速度矢量都和该曲线相切。——表示流场在某 一瞬时的流动方向。 ② 流线的特性： ➢不稳定流时，流线的空间方位形状随时间变化； ➢稳定流时，流线的形状不随时间变化，并与迹线重合 ➢流线是一条光滑曲线，既不能相交，也不能转折。
23
47
• 塑性流体在圆管中的定常流动可以划分为 结构流和湍流两种流动状态。
48
感谢您的阅读收藏，谢谢！
2021/4/9
49
2、基本概念
21
（1）不稳定流动（非定常流场）：经过空间点流体质 点运动参数的全部或者部分随时间而变化的流动。 （2）稳定流动（定常流场）：物理参数与时间无关
（3）迹线：（拉格朗日法） ① 定义：流体质点在一段时间内所经过的路线。 ② 迹线特点：表示流体质点的运动轨迹线，每个质点
都有一个运动轨迹，所以迹线是一簇曲线。
（2）按能量比例大小，分为 长 管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失 可以忽略的流动管路。 短 管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。
2、串并联管路的水力特征
40
串 a、各联结点（节点）处流量出入平衡，即进入节点的
总流量等于流出节点的总流量。
联
管
Q 1Q 2 Q n
b、全线水头损失为各分段水头损失之和。
8、几种质量力作用下的流体平衡
15
一、等加速水平运动容器中流体的相对平衡
等压面方程 axgzC
结论：等压面是一簇平行斜平面
二、等角速旋转容器中液体的相对平衡 等压面方程 12r2 gzC
2 结论：等压面是一簇绕 z 轴旋转的抛物面。
9、静止液体作用在平面上的总压力
路
h fh fi h f1 h f2 h fn
并 a、进入各并联管的总流量等于流出各并联管的总
流量之和
联
Q Q i Q 1 Q 2 Q n
b、不同并联管段A→B，单位重量液体的能量损失
管 相同，即：
路
h f h fi h f1 h f2 C
3、孔口和管嘴泄流
41
Q＝A 2gH0
Fx Fy
30
Q(V2z V1z )
Fz
1.选研究对象（控制体）： 1-1～2-2断面+固体壁面
解 2.选取适当的坐标系 题 3.对控制体内的流体进行受力分析
步 (1) 考虑重力G （水平放置的管路不考虑）
骤
(2) 两断面的压力 P 1p1A 1,P 2p2A 2用表压，注意方向
(3) 边界对液流的作用力R
16
总压力大小 方向
？ PhcApcA
垂直并且指向作用指面自由液面到
作用点
hyDD yhccyJchcAJccA
形心的距离
17
② 两侧都有液体：P＝P1－P2
p0
水 P1
A
油 2m P2 B
9、静止液体作用在平面上的总压力
18
总压力大小 方向
？ P Px2 Pz2
PxhcAxpc指A 自x由液面到
⑤ hw＝ ∑ hf+ ∑ hj
hj
V2 2g
5、因次分析
37
原理：因次齐次性（因次和谐） 方法：雷利法
π定理法
38
第五章 压力管路的水力计算
1、基本概念
压力管路——有压差、充满全管
39
第五章 压力管路的水力计算
1、分类
（1）按管路的结构特点，分为 简单管路：等径无分支 复杂管路：不同管径，串联、并联、分支
（3）性质
a. 等压面就是等势面。 b.作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的 等压面。
c. 等压面不能相交
d. 绝对静止流体的等压面是水平面 e.两种互不相混的静止流体的分界面必为等压面
5、静力学基本方程
11
z p C
若液z面1 上方p1直
z2
p2
接与大气接触
pp0 h
p h
p2p1h
几何意义
物理意义
z 位置水头
p
压力水头
比位能
测压管 总
总
水头
水 速度水头
比动能
2g
4、伯努利方程
26
——实际流体总流的Bernoulli方程（能量方程）
z1p11V 21 2g z2p22V 22 2g hw 12
z1p 12 1V 1 2g H z2p22 2V 2 2 g h w 1 2
R未知，假设方 R R 向 0 0 求 实 实解 际 际方 方向 向与 与反 同 假 假设
31
第四章 流动阻力和水头损失
1、基本概念
（1）湿周：管子断面上流体与固体壁接触的边界周长。
单位：m
（2）水力半径：断面面积和湿周之比。
单位：m
R A
水力半径R与阻力成反比。
例： R A
圆管： 正方形： 圆环流：
3、压强表示方法
9
（1）绝对压强 p绝＝pa h
（2）相对压强 p表 ＝ p绝 － pah
（3）真空压强（真空度）
pv＝ pa － p绝 p表 0
Pa= 9.8×104 Pa
4、等压面
10
（1）定义：同种连续静止流体中，静压强相等的 点组成的面。（p＝const）
（2）方程 Xd Yxd Z yd 0z
45
假塑性流体的特点
受力后立即流动，流变曲线经原点，因其结 构性较弱，随着剪切速度的增加，网状结构被破 坏，质点的相互位置得到调整，并顺着流动方向 定向，导致施加于流体的切应力相互减少，从而 使流变曲线凹向切应力轴，粘度下降，愈拌愈稀， 这种特性称为剪切稀释性。
46
膨胀性流体的特点
受力后立即流动，流变曲线经原点。所含颗粒形状 极不规则，静止时紧密排列的颗粒嵌入邻近层的空隙中， 流动后随着剪切速度的增加，中间层颗粒来不及嵌入邻 近的空隙中就被稳定推过，因而发生膨胀，粘度增加， 即愈拌愈稠。这种特性称为剪切增稠性。停止剪切后马 上恢复，流变曲线凸向切应力轴。
4L
V u max 2
r0, um4pLR2
4、总水头损失的计算
35
达西公式
hf
L V2 D 2g
包达公式
64 Re
0.3164
Re
1 4
hj
V2 2g
36
hw 的计算方法总结
① Q→V→Re
② 判断流态 ： 层流
水力光滑区
混合摩擦区
水力粗糙区
③ 达西公式求∑hf
hf
LV2 d 2g
④ 包达公式求∑hj
12
• 求解计算题时，注意：同种连续静止流体中， 深度相同的点压强相同。
• 连通器：
6、静力学基本方程的意义
13
物理意义 几何意义
z 比位能
位置水头
p
z p
比压能 总比能
压力水头 测压管水头
7、静力学基本方程的应用——测压计
14
（1）原理：静力学基本方程
（p、p0的标准必须一致）
（2）方法：找等压面 （性质5：两种互不相 混的静止流体的分界面必为等压面） （3）计算步骤：
孔口0.6
管嘴0.82
在相同的作用水头和出流面积下，管嘴和孔口泄流哪个流量大？ 答：管嘴大
42
❖ 管嘴与孔口区别： ① 射流结构不一样，先收缩，再扩大，然后封住出
口，均匀泄出。 ② 孔口只有局部阻力，管嘴加上扩大阻力和沿程阻
力。
43
第六章 非牛顿流体的流动
1、非牛顿流体的分类（与时间无关） 塑性流体、假塑性流体、膨胀性流体
以运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察个别流体质点在 不同时间其位置、流速和压力的变化规律，然后把足够的流 体质点综合起来获得整个流场的运动规律。 （2）欧拉法：空间点（几何点） 以流场内的空间点为研究对象，研究质点经过空间点时运动 参数随时间的变化规律，把足够多的空间点综合起来得出整 个流场的运动规律。
伯努 利方 程的 适用 条件
① 稳定流； ② 不可压缩； ③ 质量力只受重力； ④ 选取的计算断面为缓变流断面； ⑤ 具有共同流线。
27
节流式流量计的基本原理： 当管路中的流体流经节流装置时，在收缩 断面处流速增加，压力降低，使节流装置 前后产生压差，可通过测量压差来计量流 量。
28
z1p 11V 212g z2p 22V 22 2g hw 12
（5）有效断面（过流断面） ：
a、流束或总流上，垂直于所有流线的断面。
b、有效断面可以是曲面或平面
（6）流量
（a）体积流量：m3/s （b）质量流量：kg/s
VA Q
（c）重量流量：N/s
3、连续性方程
24
一元不可压缩稳定流连续性方程？
Q1 Q2 V1A1V2A2
4、伯努利方程
25
（1）方程中各项意义：
Pz V压
形心的距离
作用点
19
压力体的画法
a. 找自由液面， p 0表＝0 当p0表≠0，等效方法：h=p0/γ
b. 找出液固分界面。 c. 据静压力作用方向的不同（↑或↓）找特殊点
，分段。 d. 沿周界向自由液面（或其延伸面）引垂面，做
虚实压力体。
第三章 流体运动学与动力学 20
一、研究流体流动的两种方法 （1）拉格朗日法：流体质点（物理点）
流体在运动中因克服摩擦力必然要做功，所 以粘性也是流体中发生机械能量损失的根源。
8
第二章 流体静力学
1、静压强单位 Pa 1大气压= 9.8×104 Pa
2、静压强特性 （1）方向特性：静压强作用方向永远沿着作用面内
法线方向.
（2）大小特性：静止流体中任何一点上各个方向的
静压强大小相等，而与作用面的方位无关
5
d ＝ 水 水
水的重度：
γ水=9800N/m3
g
g＝9.8m/s2
水银（汞）的重度：
γ水=13.6×9800N/m3
3、粘度的单位
6
动力粘度：Pa·s mPa·s
运动粘度：m2/s cm2/s
4、理想流体与实际流体
7
（1）理想流体：假想没有粘性的流体μ＝0 ，能量损失k ＝0
（2）实际流体：又称为粘性流体，即真实流 体μ≠0 ，能量损失 k ≠ 0
明渠流：
32
R
4
d2
d
d 4
R a2 a 4a 4
R4D D2dd2D4d
R
1 a2 2
a
2a 4
2、流体的流动状态及判别标准
33
Re VdVd
Re ≤2000 层流； Re >2000 紊流；
Re 的物理意义：惯性力与粘性力的比值
3、不可压缩圆管层流
34
流速分布公式
u p R2 r2
2、解题步骤： ① 顺液流方向取三面
基准面 0—0 ； 两个计算断面： 所求未知量所在断面 ；
已知条件比较充分的断面；
② 列伯努利方程求解。
29
注意：对于水罐、水池等，液面上速度近似为0。
要求：画清楚图，标明断面，写清方程
N泵 = QH
N泵 N轴
5、动量方程
Q(V2x V1x ) Q(V2y V1y )
《工程流体力学》 复习提要
2
3
第一章 流体的基本性质
1、流体的概念
2、连续介质假设？
二、流流体体的的特特点点
4
液体
气体
微观 分子排列紧密
分子排列松散
易流动，只受压力，不受拉力和切力，没有固定 流动性 形状，受到微小的剪切力就产生变形或流动
有固定的体积
没有固定的体积
压缩性 不易压缩
易压缩
粘性 粘性大，随温度增加下降 粘性小，随温度增加上升
du dy
k
du dy
n
0
p
du dy
44
塑性流体的特点
（1）塑性流体受力后，不能立即变形流动。 （2）流动初期切应力与速度梯度之间呈曲线关系，
粘度随切应力增大而降低，随速度梯度的增大， 切应力逐渐减弱，最后接近牛顿流体，成直线关 系，流体的粘度不再随切应力的增加而变化，称 为塑性粘度。
22
（4）流线 ① 定义：是某一瞬时流场中的一条曲线，该曲线上所 有质点的速度矢量都和该曲线相切。——表示流场在某 一瞬时的流动方向。 ② 流线的特性： ➢不稳定流时，流线的空间方位形状随时间变化； ➢稳定流时，流线的形状不随时间变化，并与迹线重合 ➢流线是一条光滑曲线，既不能相交，也不能转折。
23
47
• 塑性流体在圆管中的定常流动可以划分为 结构流和湍流两种流动状态。
48
感谢您的阅读收藏，谢谢！
2021/4/9
49
2、基本概念
21
（1）不稳定流动（非定常流场）：经过空间点流体质 点运动参数的全部或者部分随时间而变化的流动。 （2）稳定流动（定常流场）：物理参数与时间无关
（3）迹线：（拉格朗日法） ① 定义：流体质点在一段时间内所经过的路线。 ② 迹线特点：表示流体质点的运动轨迹线，每个质点
都有一个运动轨迹，所以迹线是一簇曲线。
（2）按能量比例大小，分为 长 管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失 可以忽略的流动管路。 短 管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。
2、串并联管路的水力特征
40
串 a、各联结点（节点）处流量出入平衡，即进入节点的
总流量等于流出节点的总流量。
联
管
Q 1Q 2 Q n
b、全线水头损失为各分段水头损失之和。