流体力学学习资料
流体力学知识点大全-吐血整理讲解学习
流体力学知识点大全-吐血整理1. 从力学角度看,流体区别于固体的特点是:易变形性,可压缩性,粘滞性和表面张力。
2. 牛顿流体: 在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的流体。
即τ=μ*du/dy 。
当n<1时,属假塑性体。
当n=1时,流动属于牛顿型。
当n>1时,属胀塑性体。
3. 流场: 流体运动所占据的空间。
流动分类 时间变化特性: 稳态与非稳态空间变化特性: 一维,二维和三维流体内部流动结构: 层流和湍流流体的性质: 黏性流体流动和理想流体流动;可压缩和不可压缩流体运动特征: 有旋和无旋;引发流动的力学因素: 压差流动,重力流动,剪切流动4. 描述流动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动,欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动5. 迹线:流体质点的运动轨迹曲线流线:任意时刻流场中存在的一条曲线,该曲线上各流体质点的速度方向与该曲线的速度方向一致性质 a.除速度为零或无穷大的点以外,经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过,所有流线形成流线谱c .流线的形状和位置随时间而变化,稳态流动时不变迹线和流线的区别:流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线;迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹线。
稳态流动下,流线与迹线是重合的。
6. 流管:流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线,通过此曲线的所有流线构成的管状曲面。
性质:①流管表面流体不能穿过。
②流管形状和位置是否变化与流动状态有关。
7.涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。
流体速度的旋度▽xV 为流场的涡量。
有旋流动:流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。
无旋运动:流场中速度旋度或涡量处处为零。
涡线是这样一条曲线,曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方向一致。
8. 静止流体:对选定的坐标系无相对运动的流体。
不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f=09. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2ω)+c10. 系统:就是确定不变的物质集合。
流体力学知识点范文
流体力学知识点范文流体力学是研究流体静力学和流体动力学的一个学科,涉及到流体的运动、力学性质以及相关实验和数值模拟方法。
流体力学的应用广泛,包括气象学、海洋学、土木工程、航空航天工程等领域。
以下是流体力学的一些重要知识点。
1.流体的性质流体是一种能够自由流动的物质,包括气体和液体。
与固体不同,流体具有可塑性、可挤压性和物质变形后恢复自然形状的性质。
流体的密度、压力、体积、温度和粘度是流体性质的基本参数。
2.流体的运动描述流体的运动包括膨胀、收缩、旋转和流动等。
为了描述流体的运动,需要引入一些描述流体运动的物理量,如速度、流速、加速度和流量。
流体的速度矢量表示流体粒子的运动方向和速度大小。
3.流体静力学流体静力学研究的是在静压力的作用下,流体内各点之间的静力平衡关系。
流体的静力压力与深度成正比,由于流体的可塑性,静压力会均匀传输到容器中的各个部分。
流体静力学应用于液压系统、液态储存设备和液压机械等领域。
4.流体动力学流体动力学研究的是流体在外力作用下的运动行为。
流体动力学分为流体动力学和流体动量守恒两个方面。
流体动力学研究的是流体的速度和加速度,以及流体流动的力学性质。
流体动量守恒研究的是流体在内外力作用下动量的转移和守恒。
流体动力学应用于气象学、水力学、航空航天工程等领域。
5.流体的流动方程流体力学的基本方程是质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体的质量守恒原理,即质量在流体中是守恒的。
动量守恒方程描述了流体的动量守恒原理,即外力对流体的动量变化率等于流体的加速度乘以单位质量的流体体积。
能量守恒方程描述了流体的能量守恒原理,即流体在流动过程中能量的转化和传输。
6.流体力学问题的数值模拟由于流体力学问题具有复杂性和非线性性,很多问题难以通过解析方法得到解析解。
因此,数值模拟成为解决流体力学问题的一种重要方法。
数值模拟方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
这些方法通过将流体力学问题离散化为一组代数方程来进行数值求解。
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。
(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知识-精选
3.能量方程式的物理意义与几何意义 (1)物理意义
Z P/r v2/2g z+ P/r+ v2/2g
-单位重量流体的位能 -单位重量流体的压能 -单位重量流体的动能 -单位重量流体的机械能
(2)几何意义
Z P/r v2/2g z+ P/r+ v2/2g
-位置水头 -压力水头 -平均流速水头 -总水头
五、紊流的沿程水头损失 均匀流普遍计算公式1-25 紊流沿程阻力系数λ 均匀流流速公式(谢才公式)1-26 谢才系数C
六、沿程阻力系数λ的经验公式和谢才系数的确定
λ:
C:
七、局部水头损失
局部阻力系数ξ (表1-4)
例题1-7
1-5孔口、管嘴出流
薄壁圆形小孔口 淹没出流 管嘴出流;
流速
=
>
流量
=
<
(3)总水头线和侧压管水头线(图1-19)
4.能量方程式的应用举例
例1-5; 例1-6;
1-4流动阻力与水头损失
一、水头损失的两种类型 沿程水头损失 沿流程由于克服摩擦阻力做功消耗了水流的
机械能而损失的水头。
局部水头损失 发生在流体过流断面的大小或边界急剧变
化的部位,或遇到障碍,使流体增加了额 外的局部阻力而产生的水头损失。
基本特征:(1)流体静压强的方向与作用面垂直, 并指向作用面。
(2)任意一点各方向的流体静压强均相等。 二、流体静压强的分布规律
1.流体静力学基本方程式 P=P0+rh (1)静止液体内任意一点的压强等于液面压强加上 液体重度与深度的乘积之和。
(2)在静止液体内,压强随深度按直线规律变化。 (3)在静止液体内同一深度的点压强相等,构成一 个水平的等压面。
流体力学完整讲义
流体力学一、流体静力学基础 包括内容三部分:01流体主要物理特性与牛顿内摩擦定律 02流体静压强 03流体总压力01流体主要物理特性与牛顿内摩擦定律 水银的密度13.6g/cm 3重度γ(也成为容重,N/m3),单位体积流体所具有的能量。
=g γρ流体的压缩系数:1=pa d dV V dp dpρρβ-=-(单位:) ,β值越大,流体的压缩性也越大。
压缩系数的倒数成为流体的弹性模量,用表示,21()dpdV V β=-k=单位:pa=N/m流体的体膨胀系数a :1=(:)d dVV a T dT dTρρ--=单位质量力:大小与流体的质量成正比(对于均质流体,质量与体积成正比,故又称为体积力)表面力:作用在流体表面的力,大小与面积成正比,它在隔离体表面呈连续分布,可分为垂直于作用面的压力和平行于作用面的切力。
流体的黏性:流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质叫做黏性。
此内摩擦力成为黏制力。
du d T AA dy dtθμμ== 式中:T 流体的内摩擦力μ为流体的动力黏度,单位Pa s •。
A 为流体与管壁的接触面积dudy为速度梯度,表示速度沿垂直于速度y 轴方向的变化率 d dtθ为角变形速度 气体动力黏度随温度的升高而增加。
液体动力黏度随温度的升高而降低,例如:油。
运动黏度v (单位:2/m s )(相对黏性系数):v μρ=理想流体:假想的无黏性的流体,即理想流体流过任何管道均不会产生能量损失。
[推导过程]:tan()dudt d d dy θθ≈=,即:d dudt dyθ=。
02流体静压强流体净压强的特性:①流体静压强方向与作用面垂直;②各向等值性:静止或相对静止的流体中,任一点的静压强的大小与作用面方向无关,只于该点的位置有关。
帕斯卡定律:0P P gh ρ=+式中:P 为液体内某点的压强0P 为液面气体压强 h 为某点在液面下的深度等压面:流体中压强相等的点所组成的面成为等压面。
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。
流体力学基础知识
流体力学基础知识第一节流体的物理性质一、流体的密度和重度流体单位体积内所具有的质量称为密度,密度用字母ρ表示,单位为kg/m3。
流体单位体积内所具有的重量称为重度,重度用γ表示,单位为N/m3,两者之间的关系为gγ=,g为重力加速度,通常g=9.806m/s2ρ流体的密度和重度不仅随流体种类而异,而且与流体的温度和压力有关。
因为当温度和压力不同时,流体的体积要发生变化,所以其密度和重度亦随之变化。
对于液体来讲,密度和重度受压力和温度变化的影响不大,可近似认为它们是常数。
对于气体来讲,压力和温度对密度和重度的影响就很大。
二、流体的粘滞性流体粘滞性是指流体运动时,在流体的层间产生内摩擦力的一种性质。
所谓动力粘度系数是指流体单位接触面积上的内摩擦力与垂直于运动方向上的速度变化率的比值,用μ来表示。
所谓运动粘度是指动力粘度μ与相应的流体密度ρ之比,用ν来表示。
运动粘度或动力粘度的大小与流体的种类有关,对于同一流体,其值又随温度而异。
气体的粘性系数随温度升高而升高,而液体的粘性系数则随温度的升高而降低。
液体粘滞性随温度升高而降低的特性,对电厂锅炉燃油输送和雾化是有利的,因此锅炉燃用的重油需加热到一定温度后,才用油泵打出。
但这个特性对水泵和风机等转动机械则是不利的,因为润滑油温超过60℃时,由于粘滞性下降,而妨碍润滑油膜的形成,造成轴承温度升高,以致发生烧瓦事故。
故轴承回油温度一般保持在以60℃下。
第二节液体静力学知识一、液体静压力及其特性液体的静压力是指作用在单位面积上的力,其单位为Pa。
平均静压力是指作用在某个面积上的总压力与该面积之比。
点静压力是指在该面积某点附近取一个小面积△F,当△F逐渐趋近于零时作用在△F面积上的平均静压力的极限叫做该面积某点的液体静压力。
平均静压力值可能大于该面积上某些点的液体静压力值,或小于另一些点的液体静压力值,因而它与该面积上某点的实际静压力是不相符的,为了表示某点的实际液体静压力就需要引出点静压力的概念。
流体力学基础知识汇总
流体力学基础知识汇总流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。
流体力学是物理学领域中的一个重要分支,广泛应用于工程学、地球科学、生物学等领域。
本文将从流体力学的基础知识出发,概述流体力学的相关内容。
一、流体静力学流体静力学研究的是静止的流体以及受力平衡的流体。
静止的流体不受外力作用时,其内部各点的压力相等。
根据帕斯卡定律,压强在静止的流体中均匀分布。
流体静力学的重要概念包括压强、压力、密度等。
压强是单位面积上受到的力的大小,而压力是单位面积上受到的力的大小和方向。
密度是单位体积内质量的多少,与流体的压力和温度有关。
二、流体动力学流体动力学研究的是流体在受力作用下的运动规律。
流体动力学的重要概念包括流速、流量、雷诺数等。
流速是单位时间内流体通过某一截面的体积。
流速与流量之间存在着直接的关系,流量等于流速乘以截面积。
雷诺数是描述流体流动状态的无量纲参数,用于判断流体流动的稳定性和不稳定性。
三、伯努利定律伯努利定律是流体力学中的一个重要定律,描述了流体在沿流线方向上的压力、速度和高度之间的关系。
根据伯努利定律,当流体在流动过程中速度增加时,压力会降低;当流体在流动过程中速度减小时,压力会增加。
伯努利定律在飞行、航海、液压等领域有着重要的应用。
四、黏性流体黏性流体是指在流动过程中会发生内部层滑动的流体。
黏性流体的流动过程受到黏性力的影响,黏性力会导致流体的内部发生剪切变形。
黏性流体的流动规律可以通过纳维-斯托克斯方程来描述。
黏性流体在润滑、液体运输、地质勘探等领域有着广泛的应用。
五、边界层边界层是指在流体与固体表面接触的区域,流体的速度在边界层内逐渐从0增加到与远离表面的流体速度相等。
边界层的存在会导致流体的阻力增加。
研究边界层的特性可以帮助理解流体与固体的相互作用,对于设计高效的流体系统具有重要意义。
流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。
流体力学的基础知识包括流体静力学、流体动力学、伯努利定律、黏性流体和边界层等内容。
流体力学知识点
流体力学知识点流体力学是研究流体(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、化工、生物医学等。
下面我们来一起了解一些流体力学的重要知识点。
一、流体的性质流体具有易流动性,即它们在微小的切应力作用下就会发生连续的变形。
流体的密度和黏度是两个重要的物理性质。
密度是指单位体积流体的质量。
对于均质流体,密度是一个常数;对于非均质流体,密度会随位置而变化。
例如,空气在不同高度的密度不同。
黏度则反映了流体内部的内摩擦力。
黏度大的流体,如蜂蜜,流动起来比较困难;而黏度小的流体,如水,流动相对容易。
二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的压力分布规律。
帕斯卡定律指出,在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体各点。
这在液压系统中有着重要的应用。
另一个重要的概念是浮力。
当物体浸没在流体中时,它受到的浮力等于排开流体的重量。
这就是阿基米德原理。
例如,船舶能够漂浮在水面上,就是因为受到的浮力等于其自身的重量。
三、流体运动学流体运动学关注流体的运动方式和描述方法。
流线是用来描述流体流动的重要概念。
流线是在某一瞬时,在流场中画出的一条空间曲线,在该曲线上,流体质点的速度方向与曲线相切。
流量是指单位时间内通过某一截面的流体体积或质量。
四、流体动力学流体动力学研究流体运动与受力之间的关系。
伯努利方程是流体动力学中的一个关键方程,它表明在理想流体的稳定流动中,沿着一条流线,总水头(位置水头、压力水头和速度水头之和)保持不变。
例如,在水平管道中,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。
这可以解释为什么飞机机翼上方的流速快、压力低,从而产生升力。
五、黏性流体的流动实际流体都具有黏性。
在黏性流体的流动中,会产生内摩擦力,导致能量损失。
层流和湍流是两种常见的流动状态。
层流时,流体的质点作有规则的平行运动,各层之间互不干扰;而湍流时,流体的质点作不规则的随机运动。
《流体力学基础知识》课件
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。
流体力学相关知识点
流体力学相关知识点流体力学是一门研究流体(液体和气体)的力学行为的学科。
以下是流体力学中的一些基本概念和知识点:1. 牛顿粘性定律:流体力学中的内摩擦力或粘性力,与相对速度梯度和接触面面积成正比,与流体的物理属性(粘度)有关。
2. 伯努利定理:在不可压缩、无粘性的理想流体中,流体的总能量(动能+势能)沿流线保持不变。
3. 斯托克斯定理:在重力和表面张力作用下的粘性流体,如果流动是小扰动引起的,则流线是围绕封闭曲线的闭合曲线。
4. 泊肃叶定律:在一定条件下,粘性流体在管道中流动时,其流量Q与管道半径r,流体粘度μ及管道长度L成正比,与压强差ΔP成正比。
5. 库塔流定理:在二维不可压缩、无粘性的理想流体中,如果存在一个封闭的不可穿透的曲线(库塔流线),则在该曲线所包围的区域内,存在一个与之相对应的稳定流体运动。
6. 欧拉方程:描述了流体运动的动量变化率等于外力(体积力与表面力之和)对该流体微元的作用。
7. 雷诺方程:描述了粘性流体在管内层流时,其动量方程如何受到粘性的影响。
8. 纳维-斯托克斯方程:描述了考虑粘性效应的流体运动的动量、能量和组分变化等基本方程。
9. 普朗特边界层方程:描述了流体在物体表面附近形成边界层后,边界层的动量、能量和组分变化等基本方程。
10. 流体静力学:研究流体静止时的平衡状态及对固体壁面的压力和作用力。
11. 流体动力学:研究流体运动的基本规律,包括速度场、压力场、温度场等。
12. 湍流理论:研究湍流的形成、发展和衰减机理,建立湍流模型并求解湍流运动的基本方程。
13. 流动稳定性理论:研究流体运动的稳定性问题,分析流体微小扰动的发展和演化过程。
14. 计算流体力学:通过数值方法求解流体力学的基本方程,模拟和分析流体运动的规律和特性。
以上是流体力学中的一些基本概念和知识点,它们是理解和解决实际工程问题的基础。
流体力学知识点大全
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。
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《工程流体力学》典型习题(二)
1.已知转轴直径360mm d =,轴承长度1000mm L =,轴与轴承间隙
0.2mm δ=,其中充满动力黏度0.72pa.s μ=的润滑油,若轴的转速200rpm n =,
试求克服润滑油黏性阻力所消耗的功率 N 。
2.水塔供水系统如图所示。
已知C 点供水流量为Q C =0.022m 3/s ,B 点出流量为Q B =0.015 m 3/s ,C 、B 两点地形标高相同,要求自由水头均为H Z =5m 。
各管段直径、管长和比阻分别为:D 1=200mm ,D 2=D 3=D 4=150mm ;L 1=L 4=500m ,L 2=300m ,L 3=600m ;S 1=9.029 s 2/m 6,S 2= S 3= S 4=41.85 s 2/m 6。
试求解Q 2、Q 3和水塔高度H 。
(15分)
D L D L D L D L Q C
B
Q A
B C
112233
44
H
水塔
3.如图所示密闭盛水容器,水深1h =60cm 、2h =100cm ,水银测压计读值
h ∆=25cm ,试求半径R =0.5m 的半球形盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。
(提示:球体的体积36
1
D V π=要求画出曲面AB 的压力体图)。
R
h
h 1
h 2
A
B
4.如图所示,在40mm h =的两平行固定壁面间充满动力黏度=0.7Pa s μ•的液体,其中有一面积23600mm A =的薄板(平行于壁面)以15m/s U =的速度沿薄板所在平面内运动,假定壁面间速度呈线性分布。
试求当10mm y =时,薄板运动的液体阻力F 。
5.如题图所示的密封容器内盛有油(与水的相对密度0.8)和水两层液体,在油层中有一扇圆弧形闸门,其半径0.2m R =,宽0.4m B =,油水厚度均为0.2m h =,水银测压计中的液柱高也为0.2m h =,闸门的铰接点位于O 点。
为使闸门关闭,试求所需的锁紧力F 。
6.如图所示的具有并联、串联管路的虹吸管,已知H =40m ,l 1=200m ,l 2=100m ,l 3=500m ,d 1=0.2m ,d 2=0.1m ,d 3=0.25m ,02.021==λλ,025.03=λ,求总流量Q 。
7.如图所示底宽b 1=b 2=2.0m 的矩形断面变坡棱柱形渠道(n 1=n 2),上游接水库,下游接跌坎。
已知渠道进口断面水深h 1=1m ,部分渠段的水面曲线如图所示。
① 试完成下游渠段的水面曲线连接(定性);
② 试根据水面曲线形状确定上、下游渠段坡度的缓急状态(急、缓坡); ③ 试求该渠道的通过流量Q ;
④试确定跌坎断面的水深h2。