流体力学课程总结资料
课程流体力学复习资料
课程流体力学复习资料一、是非题1、在连续介质假设的条件下,液体中各种物理量的变化是连续的。
(正确)2、管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的。
(错误)3、均匀缓流只能在缓坡上发生,均匀急流只能在陡坡上发生。
(错误)4、其他条件相同时,实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。
(正确)5、区分实用堰和宽顶堰,只需关注堰壁厚度δ。
(正确)6、流网存在的充分必要条件是恒定渗流。
(错误)7、牛顿内摩擦定律仅适用于管道中层流情况。
(正确)8、在有压长管道中,水头损失被认为是全部消耗在沿程水头损失上。
(正确)9、在串联长管道中,各管段的水头损失可能相等,也可能不相等。
(正确)10、紊流实际上是一种非恒定流现象。
(正确)二、单项选择题1、静止液体中同一点各方向的压强()A.数值相等B.数值不等C.仅水平方向数值相等D.铅直方向数值最大2、亚声速流动,是指 __________时的流动。
()A.等于1 B.等于临界马赫数C.大于1 D.小于13.在研究流体运动时,按照是否考虑流体的粘性,可将流体分为。
A.牛顿流体及非牛顿流体;B.可压缩流体与不可压缩流体;C.均质流体与非均质流体;D.理想流体与实际流体4.混合气体的密度可按照各种气体_____________的百分比数来计算。
()A.总体积 B.总质量C.总比容 D.总压强在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二),当箱顶部压强$Po_1 1$个大气压时,两测压计水银柱高之差$\Delta h_1=h_1-h_2=760mm$ (Hg)。
如果顶部再压入一部分空气,使$Po_2=2$个大气压时。
则$\Delta h_2$应为多少?解答过程:已知:$Po_1=1$,$h_1-h_2=760$,$Po_2=2$要求:$\Delta h_2$根据理想气体状态方程,$PV=nRT$,其中P为压强,V为体积,n为摩尔数,R为气体常数,T为绝对温度。
(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。
流体力学归纳总结
流体⼒学归纳总结流体⼒学⼀、流体的主要物性与流体静⼒学1、静⽌状态下的流体不能承受剪应⼒,不能抵抗剪切变形。
2、粘性:内摩擦⼒的特性就是粘性,也是运动流体抵抗剪切变形的能⼒,是运动流体产⽣机械能损失的根源;主要与流体的种类和温度有关,温度上升粘性减⼩,与压强没关系。
3、⽜顿内摩擦定律:du F Ady µ= F d u A d yτµ== 相关因素:粘性系数、⾯积、速度、距离;与接触⾯的压⼒没有关系。
例1:如图6-1所⽰,平板与固体壁⾯间间距为1mm,流体的动⼒黏滞系数为0.1Pa.S, 以50N 的⼒拖动,速度为1m/s,平板的⾯积是()m 2。
解:F F A du dyδµνµ===0.5 例2:如图6-2所⽰,已知活塞直径d=100mm,长l=100mm ⽓缸直径D=100.4mm,其间充满黏滞系数为0.1Pa·s 的油,活塞以2m/s 的速度运动时,需要的拉⼒F 为()N 。
解:3320.1[(10010)0.1]31.40.210du F AN dy µπ--===? 4、记忆个参数,常温下空⽓的密度31.205/m kg ρ=。
5、表⾯⼒作⽤在流体隔离体表⾯上,起⼤⼩和作⽤⾯积成正⽐,如正压⼒、剪切⼒;质量⼒作⽤在流体隔离体内每个流体微团上,其⼤⼩与流体质量成正⽐,如重⼒、惯性⼒,单位质量⼒的单位与加速度相同,是2/m s 。
6、流体静压强的特征: A 、垂直指向作⽤⾯,即静压强的⽅向与作⽤⾯的内法线⽅向相同; B 、任⼀点的静压强与作⽤⾯的⽅位⽆关,与该点为位置、流体的种类、当地重⼒加速度等因素有关。
7、流体静⼒学基本⽅程 0p p gh ρ=+2198/98at kN m kPa ==⼀个⼯程⼤⽓压相当于735mm 汞柱或者10m ⽔柱对柱底产⽣的压强。
8、绝对压强、相对压强、真空压强、真空值公式1:a p p p =-相对绝对公式2:=a p p p -真空绝对p 真空叫做真空压强,也叫真空值。
流体力学知识点大全
流体力学知识点大全流体力学是研究流体运动规律的一门学科,涉及流体的力学性质、流体力学方程、流体的温度、压力、速度分布等等。
以下是流体力学的一些主要知识点:1.流体的性质和分类:流体包括液体和气体两种状态,液体具有固定体积,气体具有可压缩性。
液体和气体都具有易于流动的特点。
2.流体力学基本方程:流体力学基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体质量的守恒,动量守恒方程描述了流体动量的守恒,能量守恒方程描述了流体能量的守恒。
3.流体的运动描述:流体的运动可以通过速度场描述,速度场是空间中每一点上的速度矢量的函数。
速度矢量的大小和方向决定了流体中每一点的速度和运动方向。
4. 流体静力学:流体静力学研究的是处于静止状态的流体,通过压力分布可以确定流体的力学性质。
压力是流体作用在单位面积上的力,根据Pascal定律,压力在流体中均匀传播。
5.流体动力学:流体动力学研究的是流体的运动,通过速度场和压力分布可以确定流体的速度和运动方向。
流体动力学包括流体的运动方程、速度场描述和流动量的计算等。
6.流体的定常流和非定常流:流体的定常流指的是流体的运动状态随时间不变,速度场和压力分布在任意时刻均保持不变。
而非定常流则是指流体的运动状态随时间变化,速度场和压力分布在不同的时刻会有所改变。
7.流体的层流和湍流:流体的层流是指在流体中存在着明确的层次结构,流体颗粒沿着规则的路径流动。
而湍流则是指流体中存在着随机不规则的流动,流体颗粒方向和速度难以预测。
8.流体的黏性:流体的黏性是指流体内部存在摩擦力,影响流体的流动性质。
流体的黏度越大,流体粘性越大,流动越缓慢。
黏性对于流体的层流和湍流特性有重要影响。
9.流体的雷诺数:雷诺数是用于描述流体运动是否属于层流还是湍流的参数。
当雷诺数小于临界值时,流体运动属于层流;当雷诺数大于临界值时,流体运动为湍流。
10.流体的边界层:边界层是指在流体靠近固体表面的地方,速度和压力的变化比较大的区域。
(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。
流体力学实验报告总结与心得
流体力学实验报告总结与心得1. 实验目的本次流体力学实验的目的是通过实验方法,对流体的流动进行定性和定量分析,掌握基本的流体流动规律和实验操作技能。
2. 实验内容本次实验主要分为两个部分:流体静力学的实验和流体动力学的实验。
在流体静力学实验中,我们测定了液体的密度、浮力、压力与深度的关系,并验证了帕斯卡定律。
在流体动力学实验中,我们测量了流体在管道中的速度分布,获得了流速与压强变化的关系,并通过管道阻力的实验验证了达西定理。
3. 实验过程与结果在实验过程中,我们依次进行了密度的测量、液体的浮力测定、压力与深度关系的测定、流速分布的测量和管道阻力的实验。
通过各项实验得到的数据,我们进行了数据处理和分析,得出了相应的曲线和结论。
在密度的测量实验中,我们使用了称量器和容量瓶,通过测定液体的质量和体积,计算出了液体的密度。
在测量液体的浮力时,我们使用了弹簧测量装置,将液体浸入弹簧中,通过测量弹簧的伸长量计算出液体所受的浮力。
在压力与深度关系的测定实验中,我们使用了压力传感器和水桶,通过改变水桶的水深,测量压力传感器的输出信号,得出了压力与深度的关系曲线。
在流速分布的测量实验中,我们使用了流速仪和导管,将流速仪安装在导管中不同位置,通过读出流速仪的示数,绘制出流速与导管位置的关系曲线。
在管道阻力的实验中,我们通过改变导管的直径和流速,测量压力传感器的输入信号,计算出阻力与流速的关系。
4. 结论与讨论通过以上实验和数据处理,我们得出了以下结论:1. 密度的测量实验验证了液体的密度与质量和体积的关系,得到了各种液体的密度数值,并发现不同液体的密度差异较大。
2. 测量液体的浮力实验验证了浮力与液体所受重力的关系,进一步加深了我们对浮力的理解。
3. 压力与深度关系的测定实验验证了帕斯卡定律,即液体的压强与深度成正比,且与液体的密度无关。
4. 流速分布的测量实验揭示了流体在导管中的流动规律,得到了流速随着导管位置的变化而变化的曲线,为后续的流体动力学研究提供了基础。
流体力学知识点总结
流体力学知识点总结一、流体的物理性质流体区别于固体的主要特征是其具有流动性,即流体在静止时不能承受切向应力。
流体的物理性质包括密度、重度、比容、压缩性和膨胀性等。
密度是指单位体积流体所具有的质量,用符号ρ表示,单位为kg/m³。
重度则是单位体积流体所受的重力,用γ表示,单位为 N/m³,且γ =ρg(g 为重力加速度)。
比容是密度的倒数,它表示单位质量流体所占有的体积。
流体的压缩性是指在温度不变的情况下,流体的体积随压强的变化而变化的性质。
通常用体积压缩系数β来表示,其定义为单位压强变化所引起的体积相对变化率。
对于液体来说,其压缩性很小,在大多数情况下可以忽略不计;而气体的压缩性则较为明显。
膨胀性是指在压强不变的情况下,流体的体积随温度的变化而变化的性质。
用体积膨胀系数α来表示,它是单位温度变化所引起的体积相对变化率。
二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的力学规律。
静止流体中任一点的压强具有以下特性:1、静止流体中任一点的压强大小与作用面的方向无关,只与该点在流体中的位置有关。
2、静止流体中压强的大小沿垂直方向连续变化,即从液面到液体内部,压强逐渐增大。
流体静力学基本方程为 p = p₀+γh,其中 p 为某点的压强,p₀为液面压强,h 为该点在液面下的深度。
作用在平面上的静水总压力可以通过压力图法或解析法来计算。
对于矩形平面,采用压力图法较为简便;对于不规则平面,则通常使用解析法。
三、流体动力学流体动力学研究流体的运动规律。
连续性方程是流体动力学的基本方程之一,它基于质量守恒定律。
对于不可压缩流体,在定常流动中,通过流管各截面的质量流量相等。
伯努利方程则是基于能量守恒定律得出的,它表明在理想流体的定常流动中,单位体积流体的动能、势能和压力能之和保持不变。
其表达式为:p/ρ + 1/2 v²+ gh =常数其中 p 为压强,ρ 为流体密度,v 为流速,g 为重力加速度,h 为高度。
《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。
流体力学总结
流体力学总结流体力学是研究流体(包括液体和气体)在静力学和动力学条件下的行为和性质的学科。
它是物理学、应用数学和工程学的重要分支。
本文将对流体力学的基本概念、方程及其应用进行总结。
流体力学的基本概念通常包括流体的密度、速度、压力和粘度等。
密度是指单位体积的流体质量,通常用符号ρ表示。
速度描述了流体的运动情况,它是流体质点在单位时间内通过某一点的距离。
在流体运动过程中,压力是产生阻力和推动力的重要因素,它会影响流体的流动速度和方向。
而粘度则决定了流体流动的黏滞程度,粘稠的流体更难流动。
在流体力学中,有两个基本的方程描述了流体的运动。
一是连续方程,它表示质量守恒定律,即流体中任何一点的质量流量一定,通过一个截面的流体质量和通过另一个截面的流体质量相等。
二是动量方程,它描述了质点受到的外力与其加速度之间的关系。
在动量方程中,压力和粘度是两个重要的影响因素,前者会产生压力力,后者会产生摩擦力。
除了基本理论,流体力学在工程应用中也有重要的作用。
例如,液体的压力在各种液压设备中得到了广泛应用。
液力传动系统是一种利用液体的流动和压力来传递能量和执行自动控制的技术。
此外,流体力学还应用于建筑设计、空气动力学、天气预测等领域。
在建筑设计中,流体力学可以帮助工程师设计风洞,来模拟建筑物在风力环境下的变形和破坏情况。
在空气动力学中,流体力学研究了各种飞行器的气动力学特性,为航空航天工程提供了重要理论依据。
在天气预测中,研究气候形成和变化的流体力学理论可以帮助科学家更好地理解和预测天气变化。
尽管流体力学已经取得了许多成果,但仍然存在一些挑战和问题需要解决。
例如,在多相流体力学中,不同物质之间的相互作用和相互作用对流体的行为产生了复杂的影响。
此外,非牛顿流体的研究也是一个具有挑战性的领域,因为它们的黏度随着应变速率的变化而变化。
还有,喷流和射流的研究需要深入探索,因为它们在工业和航空领域有着广泛的应用。
总的来说,流体力学是一个重要且活跃的研究领域,它对于物理学、应用数学和工程学都具有重要影响。
流体力学水力学知识点总结
流体力学水力学知识点总结一、流体力学基础知识1. 流体的定义:流体是一种具有流动性的物质,包括液体和气体。
流体的特点是没有固定的形状,能够顺应容器的形状而流动。
2. 流体的性质:流体具有压力、密度、粘性、浮力等基本性质。
这些性质对于流体的流动行为具有重要的影响。
3. 流体静力学:研究流体静止状态下的力学性质,包括压力分布、压力力和浮力等。
流体静力学奠定了流体力学的基础。
4. 流体动力学:研究流体在外力作用下的运动规律,包括速度场、流线、流量、动压、涡量等。
流体动力学研究的是流体的流动行为及其相关问题。
5. 流动方程:流体力学的基本方程包括连续方程、动量方程和能量方程。
这些方程描述了流体的运动规律,是解决流体力学问题的基础。
6. 流体模型:流体力学的研究对象是真实流体,但通常会采用模型来简化问题。
常见的模型包括理想流体模型、不可压缩流体模型等。
二、水力学基础知识1. 水的性质:水是一种重要的流体介质,具有密度大、粘性小、表面张力大等特点。
这些性质对于水力学问题具有重要影响。
2. 水流运动规律:水力学研究水的流动规律,包括静水压力分布、流速分布、流线形状等。
3. 基本水力学定律:包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
这些定律是解决水力学问题的基础。
4. 水流的计算方法:水力学中常用的计算方法包括流速计算、水头损失计算、管道流量计算等,这些方法是解决水力学工程问题的重要手段。
5. 水力学工程应用:水力学在工程中具有广泛的应用,包括水利工程、水电站设计、城市供水排水系统等方面。
6. 液体静力学:水力学中涉及了静水压力、浮力、气压等液体静力学问题。
这些问题对水力工程设计和建设具有重要影响。
三、近年来的流体力学与水力学研究进展1. 流固耦合问题:近年来,液固耦合问题成为流体力学与水力学领域的重点研究方向。
在这个方向上的研究主要涉及流固耦合现象的模拟、流固耦合系统的动力学特性等方面。
2. 多相流动问题:多相流动是指不同相的流体在空间和时间上相互混合流动的现象。
流体力学-总结复习
流体力学总结+复习第一章 绪论一、流体力学与专业的关系流体力学——是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。
主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
研究对象:研究得最多的流体是液体和气体。
根底知识:牛顿运动定律、质量守恒定律、动量〔矩〕定律等物理学和高等数学的根底知识。
后续课程:船舶静力学、船舶阻力、船舶推进、船舶操纵等都是以它为根底的。
二、连续介质模型连续介质:质点连续地充满所占空间的流体。
流体质点(或称流体微团) :忽略尺寸效应但包含无数分子的流体最小单元。
连续介质模型:流体由流体质点组成,流体质点连续的、无间隙的分布于整个流场中。
三、流体性质密度:单位体积流体的质量。
以表示,单位:kg/m 3。
0limA V m dmV dVρ∆→∆==∆ 重度:单位体积流体的重量。
以 γ 表示,单位:N/m 3。
0lim A V G dGV dVγ∆→∆==∆ 密度和重度之间的关系为:g γρ=流体的粘性:流体在运动的状态下,产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。
,其中μ为粘性系数,单位:N ·s /m 2=Pa ·sm 2/s 粘性产生的原因:是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。
牛顿流体:内摩擦力按粘性定律变化的流体。
非牛顿流体:内摩擦力不按粘性定律变化的流体。
四、作用于流体上的力质量力〔体积力〕:其大小与流体质量〔或体积〕成正比的力,称为质量力。
例如重000lim,lim,limy xzm m m F F F Y Z mm m→→→=== 外表力:五、流体静压特性特性一:静止流体的压力沿作用面的内法线方向特性二:静止流体中任意一点的压力大小与作用面的方向无关,只是该点的坐标函数。
六、压力的表示方法和单位绝对压力p abs :以绝对真空为基准计算的压力。
相对压力p :以大气压p a 为基准计算计的压力,其值即为绝对压力超过当地大气压的数值。
流体动力学总结
环境流体力学是流体力学的一个分支。
环境主要指水环境与大气环境。
主要任务是研究污染物质在水体或大气中的扩散或输移规律,如废水排放或废气排放。
环境流体力学又称污染流体力学。
主要目标是污染物排入水体或大气后,由于扩散或输移所造成的污染物浓度随空间和时间的变化规律。
主要方法是研究示踪物质(tracer)在水体或大气中的扩散或输移,不考虑由化学或生物等因素所产生的转化或降解作用。
示踪物质指在流体中扩散和输移时不发生化学反应或生化反应的物质,其存在不影响流场特性的改变。
河口污染问题➢入海河口地区人口稠密、工农业生产比较发达,排放污染物也较集中。
并且容易发生海水倒灌、河水漫滩。
➢入海河口是河流与海洋的过渡段,是河流与海洋两种动力相互作用相互消长的区域。
复杂的动力因素使河口的污染物迁移扩散较为复杂,具有明显的独特性。
湖泊富营养化问题突出➢湖泊与河流水文条件不同,湖水流动缓慢、蒸发量大、有相对稳定的水体。
➢湖泊污染来源广、途径多、种类多➢湖水稀释和输运污染物能力弱➢湖泊对污染物的生物降解、积累和转化能力强。
有些生物对污染物进行分解,从而有利于湖水净化。
而有些生物把毒性不强的无机物转化成毒性很强的有机物,并在食物链中传递浓缩,使污染危害加重。
热污染问题➢热污染是一种能量污染。
热电厂、核电站及冶炼等使用的冷却水是产生热污染的主要来源。
➢水温升高,会降低水中的溶解氧的含量,并且加速有机污染物的分解,增大耗氧作用,并使水体中某些毒物的毒性提高。
水温升高还破坏生态平衡的温度环境条件。
污染趋势➢由支流向主干延伸➢由城市向农村蔓延➢由地表水向地下水渗透➢由陆域向海域发展水体污染的定义进入水体的污染物的数量或浓度超过了水体的自净能力,使水和水体的物理、化学性质或生物群落组成发生改变,正常的生态系统和生态功能遭到破坏,从而降低了水体原有的使用价值,造成环境质量、资源质量和人群健康等方面的损失和威胁。
水体污染的机理•(1)物理作用:水体中的污染物在水力和自身力量的作用下扩大在水中所占的空间,随着分布范围扩大,污染物在水中的浓度降低。
流体力学总结
流体力学总结第一章流体及其物理性质1. 流体:流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质,只要这种力继续作用,流体就将继续变形,直到外力停顿作用为止。
流体一般不能承受拉力,在静止状态下也不能承受切向力,在任何微小切向力的作用下,流体就会变形,产生流动 2. 流体特性:易流动(易变形)性、可压缩性、粘性 3. 流体质点:宏观无穷小、微观无穷大的微量流体。
4. 流体连续性假设:流体可视为由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。
稀薄空气和激波情况下不适合。
5. 密度0limV m m V V δδρδ→==重度0lim V G Gg V Vδδγρδ→===比体积1v ρ=6. 相对密度:是指*流体的密度与标准大气压下4︒C 时纯水的密度〔1000〕之比w wS ρρρ=为4︒C 时纯水的密度13.6Hg S = 7. 混合气体密度1ni ii ρρα==∑8. 体积压缩系数:温度不变,单位压强增量引起的流体体积变化率。
体积压缩系数的倒数为体积模量1P PK β=9. 温度膨胀系数:压强不变,单位温升引起的流体体积变化率。
10. 不可压缩流体:流体受压体积不减少,受热体积不膨胀,密度保持为常数,液体视为不可压缩流体。
气体流速不高,压强变化小视为不可压缩流体 11. 牛顿内摩擦定律:du dyτμ=黏度du dyτμ=流体静止粘性无法表示出来,压强对黏度影响较小,温度升高,液体黏度降低,气体黏度增加μυρ=。
满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体。
12. 理想流体:黏度为0,即0μ=。
完全气体:热力学中的理想气体第二章流体静力学1. 外表力:流体压强p 为法向外表应力,内摩擦τ是切向外表应力〔静止时为0〕。
2. 质量力〔体积力〕:*种力场对流体的作用力,不需要接触。
重力、电磁力、电场力、虚加的惯性力 3. 单位质量力:x y z Ff f i f j f k m==++,单位与加速度一样2m s 4. 流体静压强:1〕流体静压强的方向总是和作用面相垂直且指向该作用面,即沿着作用面的内法线方向2〕在静止流体内部任意点处的流体静压强在各个方向都是相等的。
流体力学全部总结
z p g
物理意义
位置高度(位置水 位置势能(位能) 头) 测压管高度(压强水 压强势能(压能) 头) 测压管水头 流速高度(速度水 头) 总水头 总势能 动能 机械能
(二)图解法
适用范围:规则受压平面上的静水总压力及其作用点的求解 原理:静水总压力大小等于压强分布图的体积,其作用 线通过压强分布图的形心,该作用线与受压面的交点便 是总压力的作用点(压心D)。
液体作用在曲面上的总压力
一、曲面上的总压力 • 水平分力Px
Px dPx hdAz hc Az pc AZ
压力体:曲面到自由液面(或自由液面的延伸面)之间的 铅垂柱体
压力体体积的组成: 底面为受压曲面
顶面为受压曲面边界线所封闭的面积在自由液面或其 延长面上的投影面
中间是通过受压曲面边界线所做的铅直投射面
2、压力体的种类
实压力体:压力体和液体在同侧 ,Pz方向向下。 虚压力体:压力体和液体在异侧 ,Pz方向向上。 压力体叠加(虚实重合)
切应力
T dT A lim dA A0 A
流体的主要物理性质
一、惯性:物体保持原有运动状态的性质。 度量:密度—— 单位体积流体的质量,kg/m3 。
lim
V 0
m V
二、粘滞性:当流体处于运动的状态下,若流体质点间 存在相对运动,则质点间要产生内摩擦力(粘滞力), 抵抗其相对运动,这种性质称为流体的粘滞性。 即流体所产生的抵抗剪切变形的性质。
fB
B
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Xi Yj Zk
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m
i
By
m
j
Bz
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k
二、表面力是通过直接接触施加在接触表面的力; 大小与受作用的流体表面积成正比。
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。
流体力学知识点总结
流体力学11.1 流体的基本性质1)压缩性流体是液体与气体的总称。
从宏观上看,流体也可看成一种连续媒质。
与弹性体相似,流体也可发生形状的改变,所不同的是静止流体内部不存在剪切应力,这是因为如果流体内部有剪应力的话流体必定会流动,而对静止的流体来说流动是不存在的。
如前所述,作用在静止流体表面的压应力的变化会引起流体的体积应变,其大小可由胡克定律描述。
大量的实验表明,无论气体还是液体都是可以压缩的,但液体的可压缩量通常很小。
例如在500个大气压下,每增加一个大气压,水的体积减少量不到原体积的两万分之一。
同样的条件下,水银的体积减少量不到原体积的百万分之四。
因为液体的压缩量很小,通常可以不计液体的压缩性。
气体的可压缩性表现的十分明显,例如用不大的力推动活塞就可使气缸内的气体明显压缩。
但在可流动的情况下,有时也把气体视为不可压缩的,这是因为气体密度小在受压时体积还未来得与改变就已快速地流动并迅速达到密度均匀。
物理上常用马赫数M来判定可流动气体的压缩性,其定义为M=流速/声速,若M2<<1,可视气体为不可压缩的。
由此看出,当气流速度比声速小许多时可将空气视为不可压缩的,而当气流速度接近或超过声速时气体应视为可压缩的。
总之在实际问题中若不考虑流体的可压缩性时,可将流体抽象成不可压缩流体这一理想模型。
2)粘滞性为了解流动时流体内部的力学性质,设想如图10.1.1所示的实验。
在两个靠得很近的大平板之间放入流体,下板固定,在上板面施加一个沿流体表面切向的力F 。
此时上板面下的流体将受到一个平均剪应力F/A 的作用,式中A 是上板的面积。
实验表明,无论力F 多么小都能引起两板间的流体以某个速度流动,这正是流体的特征,当受到剪应力时会发生连续形变并开始流动。
通过观察可以发现,在流体与板面直接接触处的流体与板有相同的速度。
若图10.1.1中的上板以速度u 沿x 方向运动下板静止,那么中间各层流体的速度是从0(下板)到u (上板)的一种分布,流体内各层之间形成流速差或速度梯度。
流体力学总结
1, 迹线------某一流体质点在空间运动时, 不同时刻流经的点组成的连线。
2, 切应力-------由于液体质点的相对运动, 产生一种内摩擦力抵抗这种运动, 而此力与作用面平行, 称切应力。
3, 理想流体------把流体看作绝对不可压缩、不能膨胀、无粘滞性、无表面张力的连续介质, 称为理想流体。
4, 流线------某一瞬时在流场中绘出的一条曲线, 该曲线上的所有各点的速度向量都与曲线相切。
5, 流函数------二维流动中, 由连续性方程导出、其值沿流线保持不变的标量函数。
6, 势函数------某函数对相应坐标的偏导数, 等于单位质量力在相应坐标轴上的投影, 该函数称为势函数。
7, 连续介质------认为真实流体所占有的空间可以近似的看做由“流体质点”连续地、无空隙地充满着的, 称为连续介质。
8, 粘性流体------实际流体都是粘性流体。
粘性指流体质点间由于相对运动而产生的阻碍相对运动的性质。
有势流------液体流动时每个液体质点都存在速度势函数的流动称为势流, 不存在绕自身轴的旋转运动。
, 10, 涡旋强度------指微小涡束的涡旋通量( )。
: 横断面积; : 旋转角速度。
11, 流管------指流面中所包含的流体。
流面: 在流场中作一空间曲线(非流线), 过曲线上各点作流线所形成的面。
, 12, 激波------在气体、液体和固体介质中, 应力、密度和温度等物理量在波阵面上发生突跃变化的压缩波。
二, 问答1, 速度势函数具有什么性质?答: 速度势函数具有下列性质:(1)速度势函数可允许相差一任意常数, 而不影响流体的运动;(2)φ(x, y )=常数时是等势线, 它的法线方向和速度矢量的方向重合;(3)沿曲线M 0M 的速度环量等于M 点上φ值和M 0点上φ值之差;⎰-=+=ΓM M M M vdy udx 0)()(0ϕϕ(4)若考虑的是单连通区域, 则由于封闭回线的速度环量因此速度势函数将是单值函数;若考虑的是双连通区域, 则速度环量Γ可以不等于零, 因此φ可以是多值函数, 它们的关系是 其中, k1是封闭回线的圈数。
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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课程总结
重要公式
第八章 小桥孔径设计方案
1、从 v 出 v发 进行设计的相应公式。 2、从 H 出 H发进行设计的相应公式。 铁路、公路桥梁的标准孔径一般有4m、5m、6m、8m、 12m、16m、20m多种。
明渠非均匀流水面线的定性分析
课程总结
第8章 堰流
基本内容
堰流的定义及分类 堰流基本方程 宽顶堰的水流特征及计算 小桥孔径水力计算 重点内容 堰流的定义及分类 小桥孔径水力计算
课程总结
第9章 渗流
基本内容
渗流的基本概念和渗流模型 达西渗流定律 集水廊道和井的产水量计算 重点内容 达西渗流定律 渗流系数k获取方法 集水廊道和井的产水量计算
课程总结
第3章 流体动力学理论基础
重点内容 恒定总流的连续性方程 恒定总流的伯努利方程及其应用 恒定总流的动量方程及其应用
课程总结
第4章 量纲分析与相似理论
基本内容 量纲分析的基本概念:量纲、基本量纲
基本物理量、无量纲量、量纲齐次性原理 量纲分析方法:瑞利法、π定理 流动相似的基本概念:几何相似、运动
课程总结
第5章 流体阻力与水头损失
重点内容 沿程水头损失的计算 局部水头损失的计算 雷诺实验及其成果 沿程阻力实验及其成果
课程总结
第6章 孔口、管嘴和有压管道流动
基本内容 1 .孔口、管嘴出流计算 2 .有压管路计算特点。 3 .有压管路的水力计算。
重点内容 1 .孔口、管咀恒定出流的水力计算。 2 .有压管路恒定流动的水力计算。
课程总结
重要公式
第一章
du
dy
第二章
dp ( fxdx f ydy fzdz)
p p0 g(z0 z) p0 gh
(zA
pA
g
)
(zB
pB
g
)
(
'
1)hp
课程总结
重要公式
第二章
P pc A
yD
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Jc yc A
Px pc Ax
Pz gVp
课程总结
重要公式
第三章
ux uy uz 0 x y z
课程总结
基本内容
第1章 绪论
流体的连续介质模型。 流体的主要物理性质:惯性、粘性、压缩性和表面张 力特性。
作用在流体上的力:表面力和质量力。
重点内容
流体的主要物理性质(密度,粘性,牛顿内摩擦定律)。
作用在流体上的力。
课程总结
第2章 流体静力学
基本内容 平衡流体的应力特征。 流体平衡的微分方程。 流体静力学基本方程。 流体静力学基本概念:等压面、绝对压强、
v1A1 v2 A2 Q
z1
p1
1v12
2g
z2
p2
2v22
2g
hw
F Q(2v2 1v1)
课程总结
重要公式
第四章
v 1 g l
vl 1
p v2
1
Fr v gl
Re vl
Eu
p
v2
课程总结
重要公式
第五章
Re
vd
2300(层流) 2300(紊流)
Re
vR
575(层流) 575(紊流)
课程总结
第7章 明渠恒定流动
基本内容 明渠均匀流的特征及形成条件 明渠均匀流的水力计算 水力最优断面 明渠非均匀流动的基本概念 明渠恒定非均匀流水面线的定性分析及计算
课程总结
第7章 明渠恒定流动
重点内容 明渠均匀流的水力计算 水力最优断面设计 明渠非均匀流动的基本概念
断面单位能量 临界水深,临界坡度 明渠水流状态及其判别方法
课程总结
重要公式
第九章
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Q单
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课程总结
相对压强、真空值、测压管高度、水头等。 液体的相对平衡。 静止液体总压力计算。
课程总结
第2章 流体静力学
重点内容 流体静压强的计算。 静止液体总压力计算。
课程总结
第3章 流体动力学理论基础
基本内容 研究流体运动的若干基本概念 流体的连续性方程 流体运动微分方程 伯努利方程及其应用 动量方程及其应用
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课程总结
重要公式
第七章
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相似、动力相似 相似准则:雷诺准则、弗劳德准则、欧拉
准则 模型实验设计方法
课程总结
第4章 量纲分析与相似理论
重点内容 量纲分析方法 相似理论及其应用
课程总结
第5章 流体阻力与水头损失
基本内容 流动阻力与水头损失的基本概念 粘性流体的流动型态 沿程水头损失与切应力的关系 圆管中的层流运动 圆管中的紊流运动 局部水头损失