流体力学Chapter22

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流体力学-笔记参考书籍:《全美经典-流体动力学》《流体力学》张兆顺、崔桂香《流体力学》吴望一《一维不定常流》《流体力学》课件清华大学王亮主讲目录:第一章绪论第二章流体静力学第三章流体运动的数学模型第四章量纲分析和相似性第五章粘性流体和边界层流动第六章不可压缩势流第七章一维可压缩流动第八章二维可压缩流动气体动力学第九章不可压缩湍流流动第十章高超声速边界层流动第十一章磁流体动力学第十二章非牛顿流体第十三章波动和稳定性第一章绪论1、牛顿流体:剪应力和速度梯度之间的关系式称为牛顿关系式,遵守牛顿关系式的流体是牛顿流体。

2、理想流体:无粘流体,流体切应力为零,并且没有湍流?。

此时,流体内部没有内摩擦,也就没有内耗散和损失。

层流:纯粘性流体,流体分层,流速比较小;湍流:随着流速增加,流线摆动,称过渡流,流速再增加,出现漩涡,混合。

因为流速增加导致层流出现不稳定性。

定常流:在空间的任何点,流动中的速度分量和热力学参量都不随时间改变,3、欧拉描述:空间点的坐标;拉格朗日:质点的坐标;4、流体的粘性引起剪切力,进而导致耗散。

5、无黏流体—无摩擦—流动不分离—无尾迹。

流体力学- 16、流体的特性:连续性、易流动性、压缩性D不可压缩流体:0Dtconst是针对流体中的同一质点在不同时刻保持不变,即不可压缩流体的密度在任何时刻都保持不变。

是一个过程方程。

7、流体的几种线流线:是速度场的向量线,是指在欧拉速度场的描述;同一时刻、不同质点连接起来的速度场向量线;dr U x,t dr U 0迹线:流体质点的运动轨迹,是流体质点运动的几何描述;同一质点在不同时刻的位移曲线;涡线:涡量场的向量线,U , dr x,t dr 0涡线的切线和当地的涡量或准刚体角速度重合,所以,涡线是流体微团准刚体转动方向的连线,形象的说:涡线像一根柔性轴把微团穿在一起。

第二章流体静力学1、压强:p limA 0 F dF A dA静止流场中一点的应力状态只有压力。

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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

流体力学讲义 第二章 流体静力学资料

流体力学讲义 第二章 流体静力学资料

第二章流体静力学作用在流体上的力有面积力与质量力。

静止流体中,面积力只有压应力——压强。

流体静力学主要研究流体在静止状态下的力学规律:它以压强为中心,主要阐述流体静压强的特性,静压强的分布规律,欧拉平衡微分方程,等压面概念,作用在平面上或曲面上静水总压力的计算方法,以及应用流体静力学原理来解决潜体与浮体的稳定性问题等。

第一节作用于流体上的力一、分类1.按物理性质的不同分类:重力、摩擦力、惯性力、弹性力、表面张力等。

2.按作用方式分:质量力和面积力。

二、质量力1.质量力(mass force):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。

对于均质流体(各点密度相同的流体),质量力与流体体积成正比,其质量力又称为体积力。

单位牛顿(N)。

2.单位质量力:单位质量流体所受到的质量力。

(2-1) 单位质量力的单位:m/s2 ,与加速度单位一致。

最常见的质量力有:重力、惯性力。

问题1:比较重力场(质量力只有重力)中,水和水银所受的单位质量力f水和f水银的大小?A. f水<f水银;B. f水=f水银;C. f水>f水银;D、不一定。

问题2:试问自由落体和加速度a向x方向运动状态下的液体所受的单位质量力大小(fX. fY. fZ)分别为多少?自由落体:X=Y=0,Z=0。

加速运动:X=-a,Y=0,Z=-g。

三、面积力1.面积力(surface force):又称表面力,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。

它的大小与作用面面积成正比。

表面力按作用方向可分为:压力:垂直于作用面。

切力:平行于作用面。

2.应力:单位面积上的表面力,单位:或图2-1压强(2-2)切应力(2-3) 考考你1.静止的流体受到哪几种力的作用?重力与压应力,无法承受剪切力。

2.理想流体受到哪几种力的作用?重力与压应力,因为无粘性,故无剪切力。

第二节流体静压强特性一、静止流体中任一点应力的特性1.静止流体表面应力只能是压应力或压强,且静水压强方向与作用面的内法线方向重合。

(完整版)流体力学

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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Ev=dp/(dρ/ρ)(低速流动气体不可压缩)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;不可压缩流体静压强基本公式z+p/ρg=C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

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。

高等教育-《流体力学》课后习题答案

高等教育-《流体力学》课后习题答案

高等教育 --流体力学课后习题答案习题【1】1-1 解:已知:120t =℃,1395p kPa '=,250t =℃ 120273293T K =+=,250273323T K =+= 据p RT ρ=,有:11p RT ρ'=,22p RT ρ'= 得:2211p T p T '=',则2211323395435293T p p kPa T ''=⋅=⨯=1-2 解:受到的质量力有两个,一个是重力,一个是惯性力。

重力方向竖直向下,大小为mg ;惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上,大小为mg ,其合力为0,受到的单位质量力为01-3 解:已知:V=10m 3,50T ∆=℃,0.0005V α=℃-1根据1V V V Tα∆=⋅∆,得:30.000510500.25m V V V T α∆=⋅⋅∆=⨯⨯=1-4 解:已知:419.806710Pa p '=⨯,52 5.884010Pa p '=⨯,150t =℃,278t =℃ 得:1127350273323T t K =+=+=,2227378273351T t K =+=+= 根据mRT p V =,有:111mRT p V '=,222mRT p V '=G =mg自由落体: 加速度a =g得:421251219.8067103510.185.884010323V p T V p T '⨯=⋅=⨯='⨯,即210.18V V = 体积减小了()10.18100%82%-⨯=1-5 解:已知:40mm δ=,0.7Pa s μ=⋅,a =60mm ,u =15m/s ,h =10mm根据牛顿内摩擦力定律:uT Ayμ∆=∆ 设平板宽度为b ,则平板面积0.06A a b b =⋅= 上表面单位宽度受到的内摩擦力:1100.70.06150210.040.01T A u b N b b h b μτδ-⨯-==⋅=⨯=--/m ,方向水平向左 下表面单位宽度受到的内摩擦力:2200.70.061506300.010T A u b N b b h b μτ-⨯-==⋅=⨯=--/m ,方向水平向左 平板单位宽度上受到的阻力:12216384N τττ=+=+=,方向水平向左。

流体力学基础讲解PPT课件

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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。

流体力学知识点大全

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流体力学-笔记参考书籍:《全美经典-流体动力学》《流体力学》张兆顺、崔桂香《流体力学》吴望一《一维不定常流》《流体力学》课件清华大学王亮主讲目录:第一章绪论第二章流体静力学第三章流体运动的数学模型第四章量纲分析和相似性第五章粘性流体和边界层流动第六章不可压缩势流第七章一维可压缩流动第八章二维可压缩流动气体动力学第九章不可压缩湍流流动第十章高超声速边界层流动第十一章磁流体动力学第十二章非牛顿流体第十三章波动和稳定性第一章绪论1、牛顿流体:剪应力和速度梯度之间的关系式称为牛顿关系式,遵守牛顿关系式的流体是牛顿流体。

2、理想流体:无粘流体,流体切应力为零,并且没有湍流?。

此时,流体内部没有内摩擦,也就没有内耗散和损失。

层流:纯粘性流体,流体分层,流速比较小;湍流:随着流速增加,流线摆动,称过渡流,流速再增加,出现漩涡,混合。

因为流速增加导致层流出现不稳定性。

定常流:在空间的任何点,流动中的速度分量和热力学参量都不随时间改变,3、欧拉描述:空间点的坐标;拉格朗日:质点的坐标;4、流体的粘性引起剪切力,进而导致耗散。

5、无黏流体—无摩擦—流动不分离—无尾迹。

6、流体的特性:连续性、易流动性、压缩性 不可压缩流体:0D Dtρ= const ρ=是针对流体中的同一质点在不同时刻保持不变,即不可压缩流体的密度在任何时刻都保持不变。

是一个过程方程。

7、流体的几种线流线:是速度场的向量线,是指在欧拉速度场的描述; 同一时刻、不同质点连接起来的速度场向量线; (),0dr U x t dr U ⇒⨯=迹线:流体质点的运动轨迹,是流体质点运动的几何描述; 同一质点在不同时刻的位移曲线; 涡线:涡量场的向量线,(),,0U dr x t dr ωωω=∇⨯⇒⨯=涡线的切线和当地的涡量或准刚体角速度重合,所以,涡线是流体微团准刚体转动方向的连线,形象的说:涡线像一根柔性轴把微团穿在一起。

第二章 流体静力学1、压强:0limA F dFp A dA ∆→∆==∆静止流场中一点的应力状态只有压力。

流体力学第二版课后习题答案

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第一章习题答案选择题(单选题)1.1 按连续介质的概念,流体质点是指:(d )(a )流体的分子;(b )流体内的固体颗粒;(c )几何的点;(d )几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。

1.2 作用于流体的质量力包括:(c )(a )压力;(b )摩擦阻力;(c )重力;(d )表面张力。

1.3 单位质量力的国际单位是:(d )(a )N ;(b )Pa ;(c )kg N /;(d )2/s m 。

1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是:(b )(a )剪应力和压强;(b )剪应力和剪应变率;(c )剪应力和剪应变;(d )剪应力和流速。

1.5 水的动力黏度μ随温度的升高:(b )(a )增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。

1.6 流体运动黏度ν的国际单位是:(a )(a )2/s m ;(b )2/m N ;(c )m kg /;(d )2/m s N ⋅。

1.7 无黏性流体的特征是:(c )(a )黏度是常数;(b )不可压缩;(c )无黏性;(d )符合RT p=ρ。

1.8 当水的压强增加1个大气压时,水的密度增大约为:(a )(a )1/20000;(b )1/10000;(c )1/4000;(d )1/2000。

1.9 水的密度为10003kg/m ,2L 水的质量和重量是多少? 解:10000.0022m V ρ==⨯=(kg )29.80719.614G mg ==⨯=(N )答:2L 水的质量是2kg ,重量是19.614N 。

1.10 体积为0.53m 的油料,重量为4410N ,试求该油料的密度是多少? 解:44109.807899.3580.5m G g V V ρ====(kg/m 3) 答:该油料的密度是899.358kg/m 3。

1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ⋅,其密度为8503/kg m ,试求其运动黏度。

《流体力学基础知识》课件

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流体粘性
流体抵抗剪切力的性质,粘性大小与流体的种类和温度有关。
流动模型
根据流体的粘性和流动特性,建立各种流动模型,如层流、湍流等。
06
流体力学在工程中的应用
流体输送与管道设计
总结词
流体输送与管道设计是流体力学在工程 中的重要应用之一,主要涉及流体在管 道中的流动规律和设计原则。
VS
详细描述
在工业生产和城市供水中,需要利用流体 力学的原理进行管道设计和流体输送,以 实现高效、低能耗的流体传输。管道设计 需要考虑流体的流速、压力、粘度等参数 ,以及管道的材质、直径、长度等因素, 以确保流体输送的稳定性和可靠性。
流体力学的发展历程
要点一
总结词
流体力学的发展历程及重要事件
要点二
详细描述
流体力学的发展历程可以追溯到古代,但直到17世纪才真 正开始形成独立的学科。在17世纪到20世纪期间,许多科 学家和工程师为流体力学的发展做出了重要贡献,如伯努 利、欧拉、斯托克斯等。随着科技的发展,流体力学在理 论和实践方面都取得了巨大的进步,为人类社会的进步和 发展做出了重要贡献。
3
流体流动的连续性原理
在流场中任取一元流管,流进和流出该元流的流 量相等。
流体流动的能量传递与转换
压力能传递
流体在流动过程中,压力能可以传递给其他流体 或转化为其他形式的能量。
动能转换
流体的动能可以转换为其他形式的能量,如压能 、热能等。
热能传递
流体在流动过程中,可以与周围介质进行热能交 换,实现热量的传递。
流体流动的阻力与损失
摩擦阻力
流体在管道中流动时,由于流体的粘性和管壁的粗糙度,会产生 摩擦阻力。
局部阻力
流体在通过管道中的阀门、弯头等局部构件时,会产生局部阻力。

流体力学课件 ppt

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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。

第一篇 流体力学第一章 流体的基本知识

第一篇 流体力学第一章 流体的基本知识
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第二节 作用在流体上的力
• 因为流体几乎不能承受拉力,所以,作用于流体上的表面力只可分解为 垂直于表面的法向力和平行于表面的切向力.法向力即压力,切向力即 内摩擦力.
• 表面力用单位面积上的表面力来表示.单位面积上的压力称为压应力( 压强),单位面积上的切向力称为切应力.压应力和切应力的单位均为 Pa.
• 1.液体的压缩性和热胀性 • 液体的压缩性一般用压缩系数β 来表示.压缩系数是指压强变化1Pa
时,液体体积或密度的相对变化率.
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第一节 流体的主要力学性质
• 液体的热胀性一般用热胀系数α 来表示.热胀系数是指温度变化1 K(℃)时,液体体积或密度的相对变化率.
• 液体的压缩性和热胀性都很小,一般情况下可忽略不计.只有在某些特 殊情况下,例如水击、热水采暖等问题,才需要考虑水的压缩性和热胀 性.
第一节 流体的主要力学性质
• 不同的流体有不同的黏度.同一种流体的黏度也会随温度而改变,但液 体和气体的黏度随温度变化的规律是不同的.液体的黏度随温度的升 高而减小,而气体的黏度随温度的升高而增大.水和空气在一个大气压 下的黏度分别见表1-2和表1-3.
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第二节 作用在流体上的力
• 一、质量力
• 图1-1所示为流体在圆管中流动时的流速分布图. • 当流体在管道内流动时,紧贴管壁的流体质点附着在管壁上,其流速为
零.管轴心处的流体质点受管壁的影响最小,速度最大.从管壁到轴心,流 体速度逐渐增加,形成了抛物线形的速度分布. • 牛顿通过大量的试验研究,提出了牛顿内摩擦定律.
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• 固体具有抗拉、抗压、抗切的能力.要将某一固体拉裂、压碎或切断, 必须施加足够的外力,否则是拉不裂、压不碎、切不断的.但是流体则 大不相同,要分裂或切断水体,几乎不用费什么力气,这说明流体抗拉能 力极弱,抗切能力也很微小.静止的流体只要受到微小的切力作用就会 发生不断的变形,各质点之间发生不断的相对运动.流体的这一特性就 被称为流动性.这也是流体便于用管道、渠道进行输送,适宜作为工作 介质的主要原因.

流体力学C-名词解释

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-gapcontinuous media, 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 enoughmoles to make sure 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 resistanceto shear deformation. 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 kinematic viscosity (运动黏度)is the ratio of dynamic viscosity todensity.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 coefficient7. 流体的膨胀性(expansibility; dilatability):The coefficient of cubicalexpansion (体积热膨胀系数) αt is the relative variation rate of volume per unit temperature change.du dzτμ=μνρ=8. 表面张力Surface tension : A property resulting from the attractive forcesbetween molecules. σ-----单位长度所受拉力9. 表面力 Surface force ——is the force exerted on the contact surface by thecontacted fluid or other body. Its value is proportional to contact area. 作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力。

《流体力学》课件

《流体力学》课件

流体力学的应用领域
总结词
流体力学的应用领域与实例
详细描述
流体力学在日常生活、工程技术和科学研究中有广学、石油和天然气工业中的流体输送等。
流体力学的发展历程
总结词
流体力学的发展历程与重要事件
详细描述
流体力学的发展经历了多个阶段,从 早期的水力学研究到近代的流体动力 学和计算流体力学的兴起。历史上, 牛顿、伯努利等科学家对流体力学的 发展做出了重要贡献。
损失计算
根据流体流动的阻力和能量损失,计算流体流动的总损失。
流体流动阻力和能量损失的减小措施
优化管道设计
采用流线型设计,减少流体与 管壁的摩擦。
合理配置局部障碍物
减少不必要的弯头、阀门等, 或优化其设计以减小局部阻力 。
选择合适的管材
选用内壁光滑、摩擦系数小的 管材。
提高流体流速
适当提高流体的流速,可以减 小沿程损失和局部损失。
流体动力学基本方程
连续性方程
表示质量守恒的方程,即单位时间内流出的质量等于单位 时间内流入的质量。
01
动量方程
表示动量守恒的方程,即单位时间内流 出的动量等于单位时间内流入的动量。
02
03
能量方程
表示能量守恒的方程,即单位时间内 流出的能量等于单位时间内流入的能 量。
流体动力学应用实例
航空航天
飞机、火箭、卫星等的设计与制造需要应用 流体动力学知识。
流动方程
描述非牛顿流体的流动规律,包括连续性方程 、动量方程等。
热力学方程
描述非牛顿流体在流动过程中的热力学状态变化。
非牛顿流体的应用实例
食品工业
01
非牛顿流体在食品工业中广泛应用于番茄酱、巧克力、奶昔等

流体力学22

流体力学22
可用三种度量单位来表示压强。
1.从压强的基本定义出发,用单位面积上的力来表 示,在国际单位制(SI)中以N/m 2 来表示或者是帕 1Pa 1N/m2 。 (帕斯卡),用Pa表示,
2.是以大气压来表示。国际上规定标准大气压用 符号atm表示(温度为0º C时,海平面上的压强) , 即760mmHg为101.325kPa。
2.真空高度
当某流体质点的绝对压强小于当地大气压,其 相对压强是负压,往往用真空压强来表示,即
pv pa pab
hv
是真空高度
hv pv


pa pab

【例2.1】如图2.8所示,在封闭管端完全真空情况下, 水银柱差Z2=50mm,求盛水容器液面绝对压强 Pab 和 水面高度Z1。 【解】 在左端水银计管中,水平面是等压面,从而得
相应的汞柱高度为
101325N/m2 h' 0.76m 760mmHg 3 133375N/m
一个工程大气压相应的水柱高度为
10000kgf/m 2 h 10mH2O 3 1000kgf/m
相应的汞柱高度为
10000kgf/m2 h 0.736m=736mmHg 3 13600kgf/m
真空高度当某流体质点的绝对压强小于当地大气压其相对压强是负压往往用真空压强来表示即解在左端水银计管中水平面是等压面从而得ab005133375666875pahg在右端测压水管和盛水容器液面同一水平面是等压面从而得666875068m9807例21如图28所示在封闭管端完全真空情况下水银柱差z25例22立置在水池中的密封罩如图29所示试求罩内abc三点的压强
p fx x

p fy y
p fz z

流体力学(罗惕乾 著)课后习题答案 机械工业出版社

流体力学(罗惕乾 著)课后习题答案  机械工业出版社

闸门所受推力 R=-R’,大小为-98.35KN
按静水压力算得压力大小为
P 1 gh2B 1 1000 9.8 4 0.52 2 120.05KN
2
2
4-21
解 : d dx dy ,
x y



ux
20y y
,对
y
积分有
10 y2
f
x ,又 uy
0
x
,得
f
x c ,故
2
1 x2 3x+ 1 y2 2y c
2
2
4-25 无穷远处有一速度为 U0 的均匀直线来流,坐标原点处有一 强度为-q 汇流,试求两个流动叠加后的流函数、 驻点位置及流
体流入和流过汇流的分界线方程。
解:复合流动的流函数为
u
0rcos
q 2
ln
r
速度场:
ur
r
u0
cos
q ln r 2
3-17 下列两个流动,哪个有旋?哪个无旋?哪个有角变形?哪个
无角变形?(1)ux=-ay,uy=ax,uz=0 (2)
ux
cy x2 y2
,uy
cx x2 y2
, uz
0, 式中的a、c为常数。
ux
cy x2 y2
,uy
cx x2 y2
, uz
0, 式中的a、c为常数。
解:(1)x y 0
p1
12 2
(a
) g ( z2
z1 )
p2
22 2
pl
0
0
0
0.15 103
9.8
22 2
0
=47.74m/s Q 1.5m3/s
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Viscous diffusion of a rectilineal vortex
Two-dimensional Flow Governing equation
Initial condition: Boundary condition: Solution:
Circulation of a Vortex
vR 1 v vz vR 0
R R z R
vR t
vR
vR R
v R
vR
vz
vR z
v2 R
1
p R
v
2vR R 2
1 R2
2vR
2
2vR z 2
1 R
vR R
2 R2
v
vR R2
v t
vR
v R
v R
v
vz
v z
vRv R
1 p
R
v
2v R 2
1 R2
2v
2
Poisson equation for temperature: Boundary conditions:
Viscous flow in pipe. Let
Non-dimensional equation:
Boundary condition:
Laplacian operator in the cylindrical coordinates
2v y 2
2v z 2
w t
u
w x
v
w y
w
w z
1
p z
2w x2
2w y 2
2w z 2
3.CV
T t
u
T x
v
T y
w
T z
k
2T x2
2T y 2
2T z 2
2
u x
2
v y
2
w z
2
1 2
u y
v x
2
1
u
w
2
1
v
w
2
2 z x 2 z x
Analyze:
(1) Linear , Steady Flow 1. Couette Flow (Couette , 1890)
直角坐标下的N-S方程
1. u v w 0 x y z
2. u t
u
u x
v
u y
w
u z
1
p x
2u x2
2u y 2
2u z 2
v t
u
v x
v
v y
w
v z
1
p y
2v x2
Boundary Condition:
Suppose: Boundary Condition:
Transformation:
1
(x, y) xf (y) f (y) (k) 2 F()
2. Von Karman Vortex Pump (Karman ,1921)
Boundary Conditions: Assumption:
Let From the boundary condition
Velocity profile
5. Starting Flow in a Tube
As we know, when
Choose the cylindrical polar coordinate.The N-S equations are as following:
We obtain
At last , we obtain the solution
u(r,t)
G
4
(a2
r2)
2Ga2
n1
J
3n
0
n
r a
J1 n
r a
exp
2n
a2
t
(3). The Nonlinear, Steady Flow
1, Stagnation-point flow (Himentz Flow, 1911)
Methodology:
1. Choose a coordinates; 2. Write down the governing equations; 3. Analyze the flow; 4. Simplification; 5. Boundary conditions, Initial value conditions; 6. Solution; 7. Analysis.
r r1
/ /
r0 ) r0 )
ln( r / r0 ) ln( r1 / r0 )
B
r02
2 0
k(T1 T0 )
3. Full-developed Flow in Tubes
U
dp c
dx
Full-developed
Poisson equation for velocity: Boundary conditions:
Inviscid Flow:
Two-dimensional Flow. Stream function :
Vorticity:
Dynamics Equation of Vorticity
Governing equation: (Vorticity equation) This is a Nonlinear Equation.
When
, should be regular,
Mass flux:
Temperature: Hagen-Poiseuille Flow ( 1838 , 1840 )
Hagen-Poiseuille Flow ( 1838 , 1840 )
(2) Linear , Unsteady Flows
Chapter 2
Viscous Fluid Motion
§2.2
The exact solutions of Navier-Stokes equation
Solution
Exact Analytical solutions …
Approximate … Numerical solutions
1. Linear , Steady Flow; 2. Linear , Unsteady Flow; 3. Nonlinear , Steady Flow;
2v z 2
1 R
v R
2 R2
vR
v R2
vz t
vR
vz R
v R
vz
vz
vz z
1
p z
v
2vz R2
1 R2
2vz
2
2vz z 2
1 R
vz R
Governing equation:
G dp dx const.
Initial condition: Boundary condition:
From Continuity Equation:
( Infinite long plane ) Constant
From the Non-Slip Boundary Condition , at We have ,
const
Equations: Boundary conditions:
Non-dimensionalization:
v R2
vz t
vR
vz R
v R
vz
vz
vz z
1
p z
v
2vz R2
1 R2
2vz
2
2vz z 2
1 R
vz R
Boundary conditions:
Solution:
T T0 T1 T0
B
r14 (1 1 / 0 )2 r14 r04
1
r02 r2
1
ln( ln(
Example:
Error function
2. Viscous Diffusion of Vorticity
Viscous diffusion of a rectilineal vortex
Navier-Stokes eqns. Dynamics Equation of Vorticity
t
0,
0
,
A
0
4
0
4 t
exp
r2
4t
v
0
2r
1
exp
r2
4t
t1
t2
t3
t4
r
Vorticity profile
v
Velocity profile
3. The First Stokes Problem
Governing equation:
Initial condition: Boundary condition:
Continuity Equation:
Z-direction N-S eqn.
Boundary Condition:
vr r
F ( z1 ),
v r
G(z1),
vz
H (z1)
vz vr
0.886
v
r
The End
1. Uniformization process with viscous dissipation
Parallel Shear Flow
Navier-Stokes equations:
Heat Conduction Equation
Initial value: heat source at
Initial value:
Using the boundary condition:
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