流体力学chapter42

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《大学物理》第一章流体力学

R2 , r增大，v减小，r
R, v
0
流体力学
34
大学
四泊肃叶公式
物理
2）求 Q
取面积元如图，则
dQ v(r) dS v(r)2 rdr
p1
F
S1
p2 S2
L
例1-2 注射器示意图
流体力学
20
大学
三举例
物理
解：设针管为细流管，
在S1、S2两截面处应用伯努利方程
F
S1 p1
p2 S2
p1
1 2
12
p2
1 2
22
L
Q
p1
p0
F S1
,
p2 p0 ,
S11 S22
p0
F S1
1
2
S22 S12
22
p0
1 2
2 2
解得 2
2FS1
物理
所有流体在流动时具有黏滞性，因此会有能量的损耗。当能量损耗必须计时，将其作黏滞流体处理。
层流：当流体流速较小时，保持分层流动，各流层之间只作相对滑动，彼此不相混合。流体的这种运动称为层流。湍流：当黏滞流体流速较大时，容易产生径向流动（垂直于管轴方向的速度分量），各流层相互掺合，整个流体作无规则运动，称为湍流。
求血液的雷诺数。
解由
R vd
得
R
103
45102 2 3.5 103
102
2649
人体大动脉血管内的血流为湍流。正常情况下，除心瓣膜附近外，循环系统的其他部位不会有湍流。层流是平静的，没有音响的。湍流有涡旋和震动，出现噪音。因此，在循环中听到异常的噪音就应注意是什么原因引起的。

(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。

大学物理流体力学精品PPT课件

个大气压，即 p1 p2
那么 v1 2gh
这时出口处水流速度与自由落体速度相等。
15
文丘里流量计（测量管道中液体体积流量）
h
如左图所示。当理想流体在管道中作
定常流动时，由伯努利方程
SA SB
由连续性原理
PA
1 2
v
2 A
PB
1 2
v
2 B
Q S Av A S B vB 又 PB PA gh
起初，人们认为表面光滑的球飞行阻力小，因此当时用皮革制球。
最早的高尔夫球（皮革已龟裂）
20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。
光滑的球
表面有凹坑的球
§2-4.液体的表面现象
在液体与气体的分界面处厚度等于分子有效作用半径的那层液体称为液体的表面。
S
表示增大液体单位表面积所增加的表面能
2、表面张力系数的基本性质（1）不同液体的表面张力系数不同，密度小、容易蒸发的液体表面张力系数小。（2）同一种液体的表面张力系数与温度有关，温度越高，表面张力系数越小。（3）液体表面张力系数与相邻物质的性质有关。（4）表面张力系数与液体中的杂质有关。
表面张力系数的测定
拉脱法拉脱法测量液体表面张力系数的实验仪器——焦利秤。
水膜的对金属框的作用力为
f 2 L
当拉起的水膜处于即将破裂的状态时，两个表面近似在竖直平面内，此时用焦利秤对金属框的作用力：
Fmfgm2 g L
则液体表面的张力系数： F mg
2L
液滴测定法将质量为 m 的待测液体吸入移液管
1 2
v2
PA
PB
gh
v 2gh
3.飞机机翼周围的空气是如何流动的

(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。

流体力学C-名词解释

Chapter 1 Fluid statics 流体静力学1. 连续介质假定(Continuum assumption)：The real fluid is considered as no-gap continuousmedia, called the basic assumption of continuity of fluid, or the continuum hypothesis of fluid. 流体是由连续分布的流体质点(fluid particle)所组成，彼此间无间隙。

它是流体力学中最基本的假定，1755年由欧拉提出。

在连续性假设之下，表征流体状态的宏观物理量在空间和时间上都是连续分布的，都可以作为空间和时间的函数。

2. 流体质点（Fluid particle ）: A fluid element that is small enough with enough moles to makesure that the macroscopic mean density has definite value is defined as a Fluid Particle. 宏观上足够小，微观上足够大。

3. 流体的粘性（Viscosity ）: is an internal property of a fluid that offers resistance to sheardeformation. It describes a fluid's internal resistance to flow and may be thought as a measure of fluid friction. 流体在运动状态下抵抗剪切变形的性质，称为黏性或粘滞性。

它表示流体的内部流动阻力，也可当做一个流体摩擦力量。

The viscosity of a gas increases with temperature, the viscosity of a liquid decreases with temperature. 4. 牛顿内摩擦定律（Newton’s law of viscosity ）：5. The dynamic viscosity （动力黏度）is also called absolute viscosity （绝对黏度）. The kinematicviscosity （运动黏度）is the ratio of dynamic viscosity to density.6. Compressibility （压缩性）：As the temperature is constant, the magnitude ofcompressibility is expressed by coefficient of volume compressibility (体积压缩系数) к , a relative variation rate （相对变化率） of volume per unit pressure.The bulk modulus of elasticity (体积弹性模量) E is the reciprocal of coefficient of volumecompressibility к.7. 流体的膨胀性(expansibility; dilatability)：The coefficient of cubical expansion (体积热膨胀系数) αt is the relative variation rate of volume per unit temperature change.8. 表面张力Surface tension : A property resulting from the attractive forces betweenmolecules. σ-----单位长度所受拉力9. 表面力 Surface force ——is the force exerted on the contact surface by the contacted fluidor other body. Its value is proportional to contact area. 作用在所研究流体外表面上与表du dzτμ=μνρ=面积大小成正比的力。

（完整版）流体力学

（完整版）流体力学第1章绪论一、概念1、什么是流体？在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体（易流动性是命名的由来）流体质点的物理含义和尺寸限制？宏观尺寸非常小，微观尺寸非常大的任意一个物理实体宏观体积极限为零，微观体积大于流体分子尺寸的数量级什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；假设组成流体的最小物质是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断组成，质点之间不存在间隙。

分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸2、可压缩性的定义；作用在一定量的流体上的压强增加时，体积减小体积弹性模量的定义、与流体可压缩性之间的关系及公式；Ev=-dp/(dV/V) 压强的改变量和体积的相对改变量之比Ev=1/Κt 体积弹性模量越大，流体可压缩性越小气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量；等温Ev=p等嫡Ev=kp k=Cp/Cv不可压缩流体的定义及体积弹性模量；作用在一定量的流体上的压强增加时，体积不变（低速流动气体不可压缩）Ev=dp/(dρ/ρ)3、流体粘性的定义；流体抵抗剪切变形的一种属性动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；动力粘度：μ，单位速度梯度下的切应力μ=τ/(dv/dy)运动粘度：ν，动力粘度与密度之比，v=μ/ρ理想流体的定义及数学表达；v=μ=0的流体牛顿内摩擦定律（两个表达式及其物理意义）；τ=+-μdv/dy（τ大于零）、τ=μｖ/δ切应力和速度梯度成正比粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；液体：液体分子间的距离和分子间的吸引力，温度升高粘性下降气体：气体分子热运动所产生的动量交换，温度升高粘性增大牛顿流体的定义；符合牛顿内摩擦定律的流体4、作用在流体上的两种力。

质量力：与流体微团质量大小有关的并且集中在微团质量中心上的力表面力：大小与表面面积有关而且分布在流体表面上的力二、计算1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。

第2章流体静力学一、概念1、流体静压强的特点；理想流体压强的特点（无论运动还是静止）；流体内任意点的压强大小都与都与其作用面的方位无关2、静止流体平衡微分方程，物理意义及重力场下的简化微元平衡流体的质量力和表面力无论在任何方向上都保持平衡欧拉方程=0 流体平衡微分方程重力场下的简化：dρ＝-ρdW=-ρgdz3、不可压缩流体静压强分布（公式、物理意义），帕斯卡原理；=C不可压缩流体静压强基本公式z+p/ρｇ不可压缩流体静压强分布规律p=p0+ρgh平衡流体中各点的总势能是一定的静止流体中的某一面上的压强变化会瞬间传至静止流体内部各点4、绝对压强、计示压强（表压）、真空压强的定义及相互之间的关系；绝对压强：以绝对真空为起点计算压强大小记示压强：比当地大气压大多少的压强真空压强：比当地大气压小多少的压强绝对压强=当地大气压+表压表压=绝对压强-当地大气压真空压强=当地大气压-绝对压强5、各种U型管测压计的优缺点；单管式：简单准确；缺点：只能用来测量液体压强，且容器内压强必须大于大气压强，同时被测压强又要相对较小，保证玻璃管内液柱不会太高U：可测液体压强也可测气体压强；缺：复杂倾斜管：精度高；缺点：？？6、作用在平面上静压力的大小（公式、物理意义）。

第一章流体力学基本概念

分别运动至A’,B’,C’,D’点，则有
A
B
A'
B'
udt
E D D D A A (u d)d u u t d dtudt
图1-2 速度梯度
由于
du ED
dt
因此得速度梯度 duED tgd d
dy dydt dt dt
可以看出dθ为矩形ABCD在dt时间后剪切变形角度，这就表明速度梯度实质上就是流体运动时剪切变形角速度
•第一章流体力学基本概念
随着科学技术的不断进步，计算机的发展和应用，流体力学的研究领域和应用范围将不断加深和扩大。从总的发展趋势来看，随着工业应用日益扩大，生产技术飞速发展，不仅可以推动人们对流动现象深入了解，为科学研究提供丰富的课题内容，而且也为验证已有的理论、假设和关系提供机会。理论和实践密切结合，科学研究和工业应用相互促进，必将推动本学科逐步成熟并趋于完善。
第一章流体力学基本概念
第一节流体力学的发展、应用及其研究方法第二节流体的特征和连续介质假设第三节流体的主要物理性质及分类第四节作用在流体上的力
•第一章流体力学基本概念
第一节流体力学的发展、应用及其研究方法
一、流体力学发展简史
流体力学是研究流体的平衡及运动规律，流体与固体之间的相互作用规律，以及研究流体的机械运动与其他形式的运动（如热运动、化学运动等）之间的相互作用规律的一门学科。流体力学属于力学范畴，是力学的一个重要分支。其发展和数学、普通力学的发展密不可分。流体力学起源于阿基米德（Archimedes，公元前278~公元前212）对浮力的研究。
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化的。当压缩性对所研究的流动影响不大，可以忽略不计时，这种流动成为不可压缩流动，反之称为可压缩流动。通常，液体的压缩性不大，所以工程上一般不考虑液体的压缩性，把液体当作不可压缩流体来处理。当然，研究一个具体流动问题时，是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体，而更主要是由具体条件来决定。

流体力学能量方程

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流体力学能量方程
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目录
• 引言 • 流体的基本属性 • 流体的能量方程 • 能量方程的应用 • 案例分析 • 结论
CHAPTER
引言
流体力学的重Βιβλιοθήκη 性流体力学是物理学的一个重要分支，它研究流体（液体和气体）的运动规律、热力学性质以及它们与固体的相互作用。流体力学在工程、环境、生物医学等领域有着广泛的应用。
总能量方程是流体力学中描述流体总能量变化的方程。它包括了流体的内能、动能和势能，反映了流体在运动过程中各种能量之间的转换和平衡。
机械能方程
描述流体机械能（动能、势能）的守恒方程。
机械能方程是流体力学中描述流体机械能守恒的方程。它反映了流体在运动过程中动能和势能之间的转换和平衡，是流体动力学的基本方程之一。
CHAPTER
结论
流体力学能量方程的意义
描述流体运动过程中能量的转换和传递
流体力学能量方程描述了流体在运动过程中动能、势能和内能之间的转换和传递关系，是理解和预测流体运动规律的重要工具。
指导工程设计和优化
流体力学能量方程在许多工程领域中都有广泛应用，如航空航天、船舶、能源和环境等。通过合理设计和优化流体系统，可以降低能耗和提高效率。
环境科学的应用
环境科学涉及到许多领域，如大气科学、水文学、生态学等。通过使用流体力学能量方程，科学家可以更好地理解环境系统中能量的转化和传递过程，从而更好地保护和改善环境。
CHAPTER
案例分析
河流流动的能量方程应用
总结词
描述河流流动中能量方程的应用。
详细描述
河流流动过程中，能量方程可以帮助我们理解水流在不同地形、高度和阻力的影响下的变化。通过能量方程，我们可以计算出水流的速度、水头损失以及水流的动能和势能之间的转换。这些信息对于水利工程、水文分

流体力学完整版课件全套ppt教程

阻力系数 0.4 阻力系数 0.2 阻力系数 0.137
前言
火车站台安全线
本章小结
【学习目标】 1. 理解流体力学的学科定义； 2. 了解流体力学的发展简史； 3. 熟悉流体力学的研究方法。
工程流体力学
中国矿业大学电力学院
§1.1 流体的定义 §1.2 连续介质假说 §1.3 流体的物理性质
流体在受到外部剪切力作用时会发生变形，其内部相应会产生对变形的抵抗，并以内摩擦力的形式表现出来。
➢ 粘性的定义
流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性，内摩擦力则是粘性的动力表现。
§1.3 流体的物理性质
➢ 牛顿的平板实验
实验装置：2块平板，平板间充满流体。
实验过程：用力拉动液面上的平板，直到平板匀速前进。
前言
曹冲（公元196-208年）称象
孙权曾致巨象，太祖欲知其斤重，访之群下，咸莫能出其理。冲曰： “置象大船之上，而刻其水痕所至，称物以载之，则校可知矣。”太祖悦，即施行焉。
前言
都江堰（公元前256年，李冰父子修都江堰）
战国时期，秦国蜀郡太守李冰和他的儿子，修建了著名的都江堰水利工程。都江堰的整体规划是将岷江水流分成两条，其中一条引入成都平原，这样既可以分洪减灾，又可以引水灌田、变害为利。
前言
二、流体力学的研究方法
2. 实验室模拟
➢ 作用：实验模拟能显示运动特点及其主要趋势，实验结果可检验理论的正确性。
➢ 优点：能直接解决生产中的复杂问题，能发现流动中的新现象和新原理，它的结果可以作为检验其他方法是否正确的依据。
➢ 缺点：对不同情况，需作不同的实验，所得结果的普适性较差。
前言

流体力学基础讲解PPT课件

措施。
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括机械噪声和流体动力噪声。机械噪声主要由机械振动和摩擦引起，而流体动力噪声主要由湍流和流体动力振动引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究者们提出了各种噪声控制方法，如改变管道结构、添加消音器和改变流体动力特性等。这些方法可以有效降低流体流动产生的噪声。

流体力学

流体：受到微小剪切力就能连续变形的物体表面力：分离体以外的流体通过接触面作用在分离体上的力质量力：某种力场作用在流体的全部质点上的力密度=相对密度×1000等压面：压强相等的点构成的面即dp=0 ρ混=a1ρ1+a2ρ2+..+anρn 质量力垂直于等压面定常流动：流动参量与时间无关的流动流线形状始终不变流体静止状态没有速度梯度切向应力为零黏性作用表现不出来黏性是流体固有属性相对运动时才体现粘性底层：紊流中紧贴壁面的一小薄层由于粘滞力的阻碍作用仍然维持层流的这一薄层紊流：流动时层间想混呈现复杂的无规则的流动状态三个力学模型：连续性介质模型粘性：流体微团间发生相对滑移时产生切向阻力的性质不可压缩流体模型理性流体模型温度升高液体黏度下降气体升高液体黏性由内位能决定温度升高分子间作用力增加内位能降低气体黏度由内动能决定温度升高分子热运动增强内动你升高卡门涡街：绕流钝体时当Re≥60时由于边界层分离在背流面的漩涡产生与脱落有一定规律交替产生并脱落旋转方向相反稳定规则两列漩涡危害：交替产生并脱落的旋涡会对绕流物体产生交变力使其震动产生噪声若应变力的频率与材料的固有频率接近会产生共振甚至引起周围空气的震动或声震造成更严重的破坏能做成卡门涡街流量计一个坐标量就是一元两个就是二元不随时间就是稳定的流动自模化自动满足动力相似（势流基本单元源流汇流势涡均匀等速流直线均匀流）汇流+势涡=螺旋流源流+汇流=偶极子流均匀流+偶极子+势涡=汽轮机（绕圆柱）均匀+偶极子+无环量柱体流=水绕桥墩1bar=10*5Pa 1个大气压=1.01325×10*5Pa=760mmHg=10.33mmH2O等压面：静止状态重力场下相互连通的同一种流体的水平面阻力：压差阻力和摩擦阻力流体静压强：静压强的方向沿作用面的内法线方向流体静压强与其作用面空间方位无关欧拉方程意义：在静止流体中当微小六面体以a点为极限时作用在该点单位质量流体上的质量力与静压强的合理相平衡流体静力学方程：在重力作用下的连续均质不可压缩静止流体中各点单位质量流体总势能不变压力中心总在平面型心的下方压力体：静止流体中的曲面及曲面在自由液面上的投影面和投影线所围成的的体积有旋流动：流体微团绕自身轴转动流线;在给定时刻流线上每点的流体速度矢量与它都相切压强以计量基准分绝对压强和计示压强以大气压强分为表压和真空有效截面：流场中一横截面中的每条线均与该截面垂直这样的横截面叫有效截面流线：流场中一条瞬时光滑曲线该曲线的每一点切线方向与速度方向重合流线不能相交只能是连续光滑的曲线流体运动研究方法拉格朗日法和欧拉法按流体性质：黏性和理想流体不可压缩和可压缩运动状态：定常和非定常有旋无旋层流紊流亚声速超声速流动空间坐标量变量数：一维二维三维xyz （i j k）欧拉法：着眼于流场中所有空间点上流动参数随时间的变化拉格朗日法：流场中每个质点..流动的力学相似包括几何相似运动相似动力相似平均流速=轴上流速（最大流速）/2重力力相似准则数Fr惯性力/重力黏滞力相似准则数Re惯性力/黏滞力压力相似准则数Eu总压力/惯性力紊流入只与相对粗糙度有关层流只与Re有关压缩性：温度不变流体压强增加体积变小膨胀性：压强不变温度增加体积增大压缩系数：单位压强引起的体积变化率k=—（△V/V）/dp=(△ρ/ρ)/△p体积模量K=1/k 体胀系数：单位温升..av=(△V/V)/dT 尼古拉兹五个区层流区过度流区紊流光滑区紊流光滑区到粗糙过度区温流的粗糙管区运动分解形式平移运动旋转运动变形运动（线变形+角变形）层流:液体质点互不掺混的定向分层流动紊流：流体质点互相掺混互相碰撞的紊乱流动绝对压强：以绝对真空为计量基准的压强相对压强：以当时当地大气压强为计量基准水力粗糙：黏性底层厚度小于管壁绝对粗糙度时管壁的粗糙凸出部分暴露在紊流区流体流过是将产生漩涡造成新的能量损失管壁粗糙度将对紊流流动造成影响这种情况下的管内流动水力光滑; 黏性底层厚度大于管壁绝对粗糙度时黏性底层以外的紊流区域完全感受不到管壁粗糙度的影响流体好像在完全光滑的管子中流动这种情况下的管内流动叫水力光滑动力粘度u=运动粘度v·ρ与种类温度压力有关量纲分析法(瑞利法+π定理)π定理普遍质量力与等压面正交等压面是水平面因为质量力垂直向下静压强沿作用面的内法线方向流线互相平行有效截面是平面互相不平行为曲面文丘里管测流量总流的的伯努利方程皮托管测流速微元流束上的伯努利液柱式测压计静力学基本方程欧拉法：着眼于流场中所有空间点上流动参数随时间变的化速度流函数充要条件不可压缩流体的平面流动势函数是无旋流动流管：在流场内作本身不是流线又不相交的封闭曲线通过该曲线上各点流线构成的管状表面在总流的有效截面上流体同固体边界接触部分周长为湿周有效截面积与湿周比为水力半径充满流体的圆管直径和非圆管当量直径是4倍水力半径水击现象：当管道中的阀门迅速启闭水的惯性使局部压强突然升高产生压力波压力波在管道中往复传播并引起震动减弱水击：避免直接水击尽量延长间接水击时的阀门关闭时间采用过载保护减低管内流速缩短管长声速：微弱压强波传播速度的统称马赫数：气体某点流速与当地声速之比Ma=v/c滞止态v=0 临界态v=c Ma<1 dv>0 dA<0渐缩喷管Ma>1 dv>0 dA>0渐扩喷管Ma<1→Ma>1缩放喷管Ma=1等径管dA/A=（Ma*2—1）dv/v 马赫角=1/Ma激波：当超声速气流流过大的障碍物时气流在障碍物前讲受到急剧的压缩它的压强温度密度都将突跃的升高而速度突变的降低这种使流动参数发生突变的强压缩波波面与气流方向相垂直的平面激波是正激波伯努利应用两有效截面必须是缓变流面间可以有急变流缓变流：流线几乎平行的流动流网：流场中等势函数线与流线构成的正交网格速度边界层：速度梯度很大的贴壁薄层量纲分析法：依据量纲一致性原则边界层分离：在曲面的降压加速段中由于流体的部分压强势能转变为流体的动能，在曲面的升压减速段流体的动能，不仅部分地转变为压强势能还要损耗于黏性滞力，这就使流体微团动能损耗加大流速迅速降低边界层不断增厚，当流体流到曲面的某点S时靠近物体壁面的流体微团动能被耗尽停滞不前，在S点后压强继续升高将部分流体微团反方向逆流并迅速向外扩展造成边界层分离实际流体绕流曲面在曲面上一点速度为零与壁面分离黏性流体绕柱发生边界层分离过程：①压强降低区不发生边界层分离②压强最低点流速最高成为顺压逆压的转折点此时速度最大也不发生③压强升高区流速降低降为零之前不发生④分离点速度降为零在逆压和黏性作用下边界层脱离壁面⑤分离后形成与主流相反的回流并被主流带走形成逆涡减阻方法：①减少机翼上的摩擦阻力采用层流型机翼将最大速度点尽可能向后移就是将最大厚度点向后移②减小压差阻力边界层分离点尽量向后移圆头尖尾流线型空气Rg=287激波：当超声速气流沿内凹曲面流动时无数微弱压缩波延伸相交聚集而成激波形成斜激波的气流条件是来流的法向分速必须超音速ρ水银=13600kg/m3 c=KRgT开方静力学方程p=p0+ρgh 势能守恒质量流量=体积流量（qv）×密度ρqv（V2—V1）=P1A1—P2A2+R R是流体受力—R壁面受力运动学方程连续性方程qv=V1A1=V2A2 （平均流速·有效截面积）质量守恒伯努利方程Z1+P1/ρg+a1V1*2/2g= Z2+P2/ρg+a2v2*2/2g+hw 层流a1=a2=2紊流a1=a2=1 hw=hf+hj hf沿程损失=入（L /d）×（v*2/2g）hj局部损失=§（v*2/2g）能量转换与守恒Re判断流动状态的依据层流入=64/Re Re≤2000层流>4000紊流Re=（速度×d内）/运动黏度v 动力粘度u=ρ·v运动粘度qv=πd*4△p/128ul牛顿内摩擦定律t=u（△V/△y）重度y=ρg 不可压缩气体密度=常数判断流动存在：aVx/ax＋aVy/ay=0 无旋 1/2（aVy/ax—aVx/ay）=0 存在势函数求加速度：ax=aVx/at＋Vx·aVx/ax＋Vy·aVx/ay＋Vz·aVx/azay=aVy/at＋Vx·aVy/ax＋Vy·aVy/ay＋Vz·aVy/azaz=aVz/at＋Vx·aVz/ax＋Vy·aVz/ay＋Vz·aVz/az。

流体力学课件

减阻与控制
探讨减小阻力、提高升力和控制流动分离的方法和技术，如主动流动控制、被动流动控制等。
04
管流与明渠流
Chapter
管流特性及分类
管流定义
流体在管道中的流动，受管道壁限制，具有特定流速和流向。
分类
根据流速和流体性质可分为层流和湍流；根据管道形状可分为圆管流和非圆管流。
管流特性
流速分布不均，压力损失大，易产生涡旋和二次流等。
03
流体动力学
Chapter
理想流体动力学基础
理想流体模型
无粘性、不可压缩的流体模型，忽略粘性和热传导等效应。
伯努利方程
描述理想流体在重力场中的势能、动能和压力能之间的关系。
动量定理
分析流体运动时的动量变化和受力情况，推导流体动力学基本方程。
粘性流体动力学基础
粘性流体模型
01
考虑流体的粘性和内摩擦效应，更符合实际流体。
明渠流特性及分类
明渠流定义
01
流体在开放渠道中的流动，无管道壁限制，自由Βιβλιοθήκη 面受重力作用。分类
02 根据流体性质和流动形态可分为缓流、急流、临界流
和过渡流等。
明渠流特性
03
自由表面波动大，流速分布不均，易受边界条件影响
，产生水面跃动和波动等现象。
管流与明渠流计算方法
管流计算方法
包括解析法、数值法和实验法等。其中，解析法适用于简单管道流动；数值法适用于复杂管道流动；实验法通过实测数据进行验证和修正。
流线法、矢量法和张量法等。
计算流体力学软件
Fluent、CFX和Star-CCM+ 等。
06
多相流及其应用
Chapter

《流体力学》课件

流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。

古时中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰，至今还在发挥着作用；大约与此同时，古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等。

流体力学的萌芽：距今约2200年前，希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文，他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。

建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。

此后千余年间，流体力学没有重大发展。

15世纪，意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题；17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。

但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。

流体力学的主要发展：17世纪，力学奠基人牛顿（英）在名著《自然哲学的数学原理》（1687年）中讨论了在流体中运动的物体所受到的阻力，得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。

他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。

使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。

但是，牛顿还没有建立起流体动力学的理论基础，他提出的许多力学模型和结论同实际情形还有较大的差别。

之后，皮托（法）发明了测量流速的皮托管；达朗贝尔（法）对运动中船只的阻力进行了许多实验工作，证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系；瑞士的欧拉采用了连续介质的概念，把静力学中压力的概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程，正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动；伯努利（瑞士）从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道中水的流动，精心地安排了实验并加以分析，得到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。

欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。

流体力学课件 ppt

流体阻力计算
利用流体动力学方程，可以计算流体在管道中流动时的阻力，为管道设计提供依据。
管道优化设计
通过分析流体动力学方程，可以对管道设计进行优化，提高流体输送效率，减少能量损失。
流体动力学方程在流体机械中的应用
泵和压缩机性能分析
流体动力学方程用于分析泵和压缩机的性能，预测其流量、扬程、功率等参数，为机械设计和优化提供依据。
适用于不可压缩的流体。
方程意义
描述了流体压强与密度、重力加速度和深度之间的关系。
Part
03
流体动力学基础
流体运动的基本概念
01
02
03
流体
流体是气体和液体的总称，具有流动性和不可压缩性。
流场
流场是指流体在其中运动的区域，可以用空间坐标和时间描述。
流线
流线是表示流体运动方向的曲线，在同一时间内，流线上各点的速度矢量相等。
能量损失的形式
流体流动的能量损失可以分为沿程损失和局部损失两种形式。沿程损失是指流体在流动过程中克服摩擦阻力而损失的能量，局部损失是指流体在通过管道或槽道的局部障碍物时损失的能量。
Part
05
流体动力学方程的应用
流体动力学方程在管道流动中的应用
稳态流动和非稳态
流动
流体动力学方程在管道流动中可用于描述稳态流动和非稳态流动，包括流速、压力、密度等参数的变化规律。
变化的流动。
流体动力学基本方程
1 2
质量守恒方程
表示流体质量随时间变化的规律，即质量守恒原理。
动量守恒方程
表示流体动量随时间变化的规律，即牛顿第二定律。
3
能量守恒方程
表示流体能量随时间变化的规律，即热力学第一定律。

流体力学课后习题答案自己整理孔珑4版

《工程流体力学》课后习题答案孔珑第四版第2章流体及其物理性质 (5)2-1 (5)2-3 (5)2-4 (7)2-5 (7)2-6 (8)2-7 (8)2-8 (9)2-9 (9)2-11 (10)2-12 (10)2-13 (11)2-14 (11)2-15 (12)2-16 (13)第3章流体静力学 (14)3-1 (14)3-2 (14)3-3 (15)3-5 (15)3-6 (16)3-10 (17)3-21 (20)3-22 (21)3-23 (22)3-25 (22)3-27 (23)第4章流体运动学及动力学基础 (24)4-2 (24)4-5 (24)4-6 (25)4-8 (25)4-11 (26)4-12 (26)4-14 (27)4-22 (28)4-24 (29)4-26 (30)第6章作业 (31)6-1 (31)6-3 (31)6-7 (32)6-11 (33)6-12 (33)6-17 (34)第2章流体及其物理性质2-1已知某种物质的密度ρ=2.94g/cm3，试求它的相对密度d。

【2.94】解：ρ=2.94g/cm3=2940kg/m3，相对密度d=2940/1000=2.942-2已知某厂1号炉水平烟道中烟气组分的百分数为，α(CO2)=13.5%α(SO2)=0.3%，α(O2)=5.2%，α(N2)=76%，α(H2O)=5%。

试求烟气的密度。

解：查课表7页表2-1，可知ρ(CO2)=1.976kg/m3，ρ(SO2)=2.927kg/m3，ρ(O2)=1.429kg/m3，ρ(N2)=1.251kg/m3，ρ(H2O)=1.976kg/m3，ρ(CO2)=1.976kg/m3，3ρ=∑i iαρ=341kg/m.12-3上题中烟气的实测温度t=170℃，实测静计示压强Pe=1432Pa，当地大气压Pa=100858Pa。

试求工作状态下烟气的密度和运动粘度。

流体力学PPT-chapter4.4

W ( ζ ) = U (e
iα
c2
ζ
eiα ) + 2
iΓ 1 2π ζ
圆柱表面
ζ = ce iθ
iα c 2 iα 2iθ iΓ e iθ i(θ α ) iΓ iθ i (θ α ) W =U e 2 e e + = Ue Ue + e c 2π c 2π c iΓ iθ e = ( uR iuθ ) e iθ = 2iU sin (θ α ) + 2π c
iν
c 2ei ν + c 1 + ε (1 cosν )
= c 1 + ε (1 cosν ) ei ν + c 1 ε (1 cosν ) + O ( ε 2 ) e i ν
2 舍去高阶无穷小项 O(ε ) ,
z = c 2 cosν + i 2 ε (1 cosν ) sin ν
Γ = 4πUa sin α
上式中 α 是均匀来流的攻角
z
t
a=
l t 1 + 0.77 4 l
U
α
l
t ∴ Γ = πUl 1 + 0.77 sin α l
4.16 对称茹柯夫斯基翼型
升力
t Y = ρUΓ = πρU 2 l 1 + 0.77 sin α l
cl = t = 2π 1 + 0.77 sin α 1 l ρU 2l 2 Y
翼型厚度
t
dy 2π 4π = 0 sin 2 ν + (1 cosν ) cosν = 0 cos 2ν = cosν ν = 0, , dν 3 3
ν = 0 y = 0 ,是为翼型后沿最小厚度;

流体力学课件

流体力学课件第一篇：流体力学课件流体力学是力学的一个分支，主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。

下面小编给大家带来流体力学课件，欢迎大家阅读。

流体力学课件一、流体的基本特征1.物质的三态在地球上，物质存在的主要形式有：固体、液体和气体。

流体和固体的区别:从力学分析的意义上看，在于它们对外力抵抗的能力不同。

固体：既能承受压力，也能承受拉力与抵抗拉伸变形。

流体：只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。

液体和气体的区别：气体易于压缩;而液体难于压缩;液体有一定的体积，存在一个自由液面;气体能充满任意形状的容器，无一定的体积，不存在自由液面。

液体和气体的共同点：两者均具有易流动性，即在任何微小切应力作用下都会发生变形或流动，故二者统称为流体。

2.流体的连续介质模型微观：流体是由大量做无规则运动的分子组成的，分子之间存在空隙，但在标准状况下，1cm3液体中含有3.3×1022个左右的分子，相邻分子间的距离约为3.1×10-8cm。

1cm3气体中含有2.7×1019个左右的分子，相邻分子间的距离约为3.2×10-7cm。

宏观：考虑宏观特性，在流动空间和时间上所采用的一切特征尺度和特征时间都比分子距离和分子碰撞时间大得多。

(1)概念连续介质(continuum/continuous medium)：质点连续充满所占空间的流体或固体。

连续介质模型(continuum continuous medium model)：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型：u =u(t,x,y,z)。

(2)优点排除了分子运动的复杂性。

物理量作为时空连续函数，则可以利用连续函数这一数学工具来研究问题。

3.流体的分类(1)根据流体受压体积缩小的性质，流体可分为：可压缩流体(compressible flow)：流体密度随压强变化不能忽略的流体。

流体力学chapter42

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