流体力学复习要点

流体力学复习要点

第一章绪论

1.1流体的主要物理力学性质

1、流体的主要物理力学性质包括哪几部分？

2、水的密度为1000kg/m3

3、牛顿内摩擦定律

4、牛顿内摩擦定律表明内摩擦力的大小与流体的角变形速率成正比

5、流体的黏度，运动黏性系数与动力黏性系数的关系；液体的μ随温度的升高而减小，气体的μ随温度的升高而增大

1.2作用在流体上的力

1、按作用方式的不同分为：表面力和质量力

2、单位质量力是作用在单位质量流体上的质量力

1.3流体的力学模型

1、常用的物理力学模型：连续介质模型、理想流体、不可压缩流体。

2、连续介质模型是指的流体是一种毫无空隙的充满其所占空间的连续体的假定。流体质点指的是大小同一切流体空间相比微不足道，又含有大量分子具有一定质量的流体微元。

3、理想流体是指假定流体没有黏性

4、不可压缩流体是指假定流体的密度是一个常数

第一章流体静力学

2.1静止流体中压强的特征

1、静压强的定义

2、静止流体中压强的特征：

（1）静止流体只能承受压应力，压强的方向垂直指向作用面（受力面的内法线方向）

（2）流体内同一点的静压强的大小在各个方向均相等

2.2流体平衡微分方程

1、等压面：压强相等的空间点构成的面

2、对于仅受重力作用的联通的同一均质流体，等压面为水平面。

2.3重力作用下流体静压强的分布规律 当质量力仅为重力时，静止流体内部任一点的p z g

ρ+

是常数 1、0p p g ρ=+h

2、压强的度量：相对压强、绝对压强、真空度。

3、静压强分布图的绘制 2.4压强的测量

一般采用仪器测得都是相对压强

2.5流体的相对平衡

1、等加速直线运动的流体的等压面：倾斜面

2、等角速旋转运动的流体的等压面：旋转抛物面

2.6液体作用在平面上的总压力

1、解析法

c c c +

D I y y y A

=（注意一下：y D 代表的是什么） 2、图解法

F=bS 2.6作用在曲面上的液体压力

1、压力体的组成有3个面，分别是：

2、压力体的绘制

第二章 流体运动理论与动力学基础

3.1流体运动的描述方法

欧拉法中加速度由两部分组成：位变加速度、时变加速度（或者说迁移加速度和当地加速度）

3.2流场的基本概念（分类）

1、按照运动要素是否随时间发生变化，分为：恒定流和非恒定流

2、按照运动要素与坐标变量之间的关系分为：一元流、二元流和三元流。

比如：u x=f（x,z）是属于二元流

3、流线与迹线

流线：某一确定时刻，流体各质点运动趋势的曲线

迹线：某一质点在某一时段内的运动轨迹

在恒定流下，通过同一质点的流线和迹线在几何上是重合的

4、Q=vA

5、均匀流：流速的大小和方向沿着流线不发生变化的流动

均匀流的位变加速度=0

均匀流的特点：流线相互平行；同一流线，流速相等；过流断面的动压强分布符合静压强分布规律。

非均匀流分为：渐变流和急变流。渐变流的过流断面的动压强分布近似于静压强分布规律。

3.3连续性方程

来流断面的流量总和=出流断面的流量总和

3.4恒定总流的伯努利方程

1、理想流体：

22 1122 12

=

22 p u p u z z

g g g g

ρρ

++++

2、黏性流体元流：

22

1122

12

'

22w p u p u

z z h

g g g g

ρρ

++=+++

3、实际总流：

22

111222

12

22w p v p v

z z h

g g g g

αα

ρρ

++=+++

各项代表的物理意义是什么4、水头线

实际流体的总水头线和测压管水头线是怎样的

理想流体的总水头线是怎样的

5、总流伯努利方程的扩展

3.5恒定总流的动量方程

()

-()F Q v Q v ρβρβ=∑∑∑出流断面的流体具有的动量入流断面的流体具有的动量第四章 流动阻力和能量损失

4.1

1、损失原因 内因：流体的黏性和重力

外因：固体边界的摩阻力

2、损失分为沿程损失和局部损失

4.2圆管均匀流的切应力分布：线性分布（直线分布、线弹性分布）

4.3流体运动的两种流态

流体运动的两种流态:层流和紊流。用雷诺数来判断

圆管中有压流动下，临界雷诺数为2300。

Re>2300紊流，Re<2300层流

4.4圆管层流运动

1、过流断面流速分布：抛物线分布

3、64Re

λ= 4.5紊流运动特征

1、分为时均流动和脉动流动

2、黏性底层的概念

4.6紊流的沿程水头损失

1、尼古拉兹实验：()Re,/f d λ=∆

2、紊流的3个阻力区：

① 光滑区：()Re f λ=

② 过渡区：()Re,/d λ=∆

③ 粗糙区（阻力平方区）：()/d λ=∆

不同紊流阻力区，黏性底层的变化

3、掌握谢才公式和曼宁公式

4.7局部水头损失

流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍（如阀门、截面积突变）流线会发生变形，并出现许多大小小的漩涡耗散一部分的机械能。这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。

4.8边界层与绕流阻力

绕流阻力：流体作用在绕流物体表面力的合力在来流方向的分力。

绕流阻力由摩阻力和压差阻力组成。

第五章 孔口、管嘴出流和有压流

5.1孔口恒定出流

恒定孔口出流包括自由出流和淹没出流。 变水头出流：容器放空的时间：max 2V

t Q =

变水头出流容器放空的时间，等于初始水头在恒定流中流出相同体积的水所需要的时间的2倍。

5.2管嘴出流

1、圆柱形管嘴出流的正常工作的条件：

3、正常工作条件下，作用水头相等、孔口直径相等时候，小孔口出流的流量小于管嘴出流的流量，小孔口出流的流速小于管嘴出流的流速。这是由于收缩断面处真空的作用引起的。

5.3短管

1、水力计算中，虹吸管求解输水能力Q 及hv

2、水箱、水塔的水位标高或者加压泵的扬程H

5.4长管