1流体力学及应用讲解
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。
阎超 计算流体力学方法及应用(一)
阎超计算流体力学方法及应用(一)阎超计算流体力学方法及什么是计算流体力学方法？计算流体力学方法是一种数值模拟技术，用于研究和解决流体力学问题。
它基于数学模型和计算方法，利用计算机对流体的流动进行数值模拟分析。
计算流体力学方法广泛应用于多个领域，包括航空航天、汽车工程、气象学等。
计算流体力学方法的应用领域计算流体力学方法广泛应用于以下领域：1. 航空航天工程计算流体力学方法在航空航天工程中的应用非常重要。
它可以用来模拟飞行器的气动力学特性，如升力、阻力和侧向力等。
通过模拟气动流场，可以对飞行器的设计进行优化，提高气动效能。
2. 汽车工程计算流体力学方法在汽车工程中的应用也非常广泛。
通过对汽车流场的模拟，可以研究汽车在行驶时的空气动力学特性，如气流阻力和湍流。
这对于改善汽车的燃油经济性和稳定性非常重要。
3. 气象学计算流体力学方法在气象学中的应用可以帮助科学家更好地理解大气环流和天气现象。
通过对大气流场的模拟，可以预测和研究气候变化、风暴和气象灾害等重要气候现象。
4. 医学工程计算流体力学方法在医学工程中的应用也日益重要。
它可以用来模拟人体内的血流动力学特性，对心脏瓣膜和血管的功能进行评估和优化。
这对于研究心脏病的发病机制和设计更好的治疗方法非常有帮助。
5. 土木工程计算流体力学方法在土木工程中的应用可以帮助工程师更好地设计和优化建筑物、桥梁和隧道等结构的气流和水流特性。
这对提高建筑物的抗风、排水和抗液压冲刷能力具有重要意义。
结论计算流体力学方法是一种重要的数值模拟技术，在多个领域都有广泛应用。
它可以帮助科学家和工程师更好地理解和优化流体力学问题。
随着计算机技术的进一步发展，计算流体力学方法将在更多领域中发挥更大作用。
流体力学课程内容思维导图设计及教学应用
流体力学课程内容思维导图设计及教学应用流体力学是研究流体运动规律的学科，是机械、航空、能源、水利等工程学科中的重要基础课程之一。
对于学习流体力学的学生来说，理解和掌握课程内容是非常重要的，思维导图设计可以帮助学生整合和理解知识点，提高学习效果，教学应用中可以运用思维导图来帮助教师进行知识讲解和学生讨论。
流体力学课程内容涵盖了以下几个主要方面：流体的性质和基本概念、流体静力学、流体动力学、流体力学基本方程和流体实验方法。
下面是一个简单的流体力学课程内容思维导图设计，帮助学生整体了解课程结构和各个部分之间的关系：1. 流体的性质和基本概念- 流体的基本性质- 流动性质- 流体的连续性方程和动量守恒方程2. 流体静力学- 静力学基本概念- 流体静压力- 流体静力平衡方程3. 流体动力学- 流体动力学基本概念- 流体的流动方式- 流体的速度分布- 流体的流量和流速分布5. 流体实验方法- 测量流体静压力的方法- 测量流体动压力的方法- 其他流体力学相关实验方法以上思维导图中的内容只是简单展示了流体力学课程的主要内容，实际课程还有更多细分的知识点和实例。
学生可以根据这个思维导图进行有针对性的学习和复习，辅助记忆和理解课程知识。
二、思维导图的教学应用1. 知识讲解：教师可以使用思维导图来进行知识讲解，将知识点有机地组织起来，使学生更容易理解和记忆。
通过思维导图的具体结构，学生可以清晰地看到各个知识点之间的联系和依赖关系。
2. 课堂讨论：教师可以在学生学习了一定的课程内容后，组织课堂讨论，引导学生利用思维导图进行思考和分析。
学生可以将自己的想法和解答写在思维导图的具体节点上，形成一个整体的知识网络，有助于深化学生的理解和思考能力。
3. 作业布置：教师可以根据课程内容设计思维导图作业，要求学生根据自己的学习情况和理解，完成思维导图的填写和完善。
通过作业的完成，教师可以及时了解学生对知识的把握情况，并针对性地进行辅导。
流体力学
第十一讲流体力学我们通常所说的流体包括了气体和液体。
流体具有形状和大小可以改变的特征，这一点和弹性体是类似的，然而，流体仅仅具备何种压缩弹性，例如，用力推动活塞可以压缩密闭气缸中的气体，在撤消外力后，气体将恢复原状，将活塞推出；但流体不具备抵抗形状改变的弹性，在力的作用下，流体因流动而发生形状的改变，，撤消外力后，流体并不恢复原来的形状，流体的这种性质称为流动性。
流体力学的任务在于研究流体流动的规律以及它与固体之间的相互作用。
一、理想流体无论是气体还是流体都是可以压缩的，只不过在通常的情况下，气体较容易被压缩，而液体难以被压缩。
但是，在一定的条件下，我们常常把流动着的流体看着是不可压缩的，这一点对于液体是比较好理解的，因为在对液体加压时，其何种的改变是极其微小的，是可以忽略的；我们之所以把流动着的气体也看作是不可压缩的，是因为气体的密度小，即使压力差不大，也能够迅速驱使密度较大处的气体流向密度较小的地方，使密度趋于均匀，这样使得流动的气体中各处的密度密度不随时间发生明显的变化，这样，气体的可压缩性便可以不必考虑。
不过，当气流的速度接近或超过声速时，因气体的运动造成的各处的密度不均匀的差别不及消失，这时气体的可压缩性会变得非常的明显，不能再看作是不可压缩的。
总之，在一定的问题中，若可不考虑气体的可压缩性，便可将它抽象为不可压缩的理想模型，反之，则需看作是可压缩的液体。
液体都的或多或少的粘性，在静止液体中，粘性无法表现，在流体流动时，，将明显地表现出粘性。
所谓粘性，就是当流体流动时，层与层之间有阻碍相对运动的内摩擦力，如河流中心的水流速度较快，由于粘性，靠近河岸的水几乎不动。
在研究流体时，若流体的流动性是主要的，粘性居于次要地位时，可认为流体完全没有粘性，这样的理想模型叫做非粘性流体，若粘性起着重要的作用，则需将流体看作粘性流体。
如果在流体的运动过程中，流体的可压缩性和粘性都处于极为次要的地位，就可以把流体看作是理想流体。
流体力学例题讲解
第1章 流体运动基本方程
1.8 运动方程
【例题】如图，水在双喷嘴中流动，试求水对喷嘴作用的合力大小及方向。两个
喷嘴的射流速度都是12m/s，导管轴线以及两个喷嘴的轴线都在一个水平面
内， d1 0.15m d2 0.10m d3 0.0，75不m计摩擦 1。000kg / m3
解：由连续方程得 A1V1 A2V2 A3V3
26.2
0.12m3
/
s
V2
Q A2
0.12 0.1002
15.29m / s
4
在2、3面间应用伯努利方程
p2
15.29 2
26 .2 2
3
06
1018 9.81 2 9.81
2 9.81
1.8 运动方程
p2 260 kPa
Fx p2 A2 p3 A3 cos200 Fx Q(V3 cos200 V2 )
g
p1 37.3kPa
p1 A1 0.659 kN
第1章 流体运动基本方程
Fx p1 A1 0 Fx Q2V2x Q3V3x Q1V1x
1.8 运动方程
V2x 12 cos150 11.59m / s V3x 12 cos 300 10.39m / s V1x 8.33m / s
1 (
2 x
u ) y
1 [ c(x2 y2 ) 2 (x2 y2)2
c(x2 y2 ) ] 0 (x2 y2)2
表明除在坐标原点，x、y=0， 未确z 定之外，其余流动的
旋转角速度均为零。
★ 流体微团是否作旋转运动？
第1章 流体运动基本方程
1.6 流体本构方程
【例题】已知粘性流动的速度场为 V 5x 2 yzi 3xy 2 zj 8xyz 2k
流体力学在机械工程中的重要性与应用
流体力学在机械工程中的重要性与应用流体力学是研究流体运动规律的学科，它在机械工程领域扮演着至关重要的角色。
机械工程是关于设计、制造和运用机械设备的学科，而流体力学则为机械工程提供了理论和实践基础，使得机械工程师能够更好地理解和应用流体力学原理。
本文将探讨流体力学在机械工程中的重要性及应用，并分析其对机械工程发展的推动作用。
一、流体力学的重要性流体力学为机械工程师提供了理论基础，能够解释和预测流体在机械设备中的行为。
在机械工程中，流体力学的研究对象包括液体和气体，这些流体在机械系统中的运动和相互作用对机械设备的性能和效果有直接影响。
通过研究流体的压力、速度、密度等性质，机械工程师可以预测流体在管道、泵、阀门等元件中的运动规律，并据此进行机械系统的设计和优化。
因此，流体力学在机械工程中的重要性不可忽视。
二、流体力学在机械工程中的应用1. 管道系统设计与优化管道是机械工程中常见的设备，广泛应用于输送流体、分配能源和传递动力。
流体力学的原理可用于管道的设计和优化，以确保流体在管道中的稳定运输。
通过流体力学的研究，机械工程师可以确定管道的直径、角度、弯曲半径等参数，以最大程度地降低流体的压力损失和阻力，提高管道系统的效率和可靠性。
2. 泵和阀门设计与性能评估泵和阀门是机械工程中常见的流体控制设备，用于调节和控制流体的流动。
流体力学的原理可用于泵和阀门的设计和性能评估。
机械工程师可以通过流体力学的分析，确定泵的工作状态和效率，选择合适的泵型和工作参数。
对于阀门，流体力学可以帮助机械工程师探究流体通过阀门时的速度、流量和压力分布，确保阀门的安全稳定运行。
3. 涡轮机械设计与优化涡轮机械是机械工程中利用流体动力进行能量转换的装置，如汽轮机、水轮机等。
流体力学的原理对于涡轮机械的设计和性能优化至关重要。
机械工程师可以利用流体力学的知识，研究流体通过涡轮叶片时的运动规律，优化叶片形状和角度，提高涡轮机械的转化效率，实现更高的能量转换效果。
流体力学基础讲解
液体的粘性：液体体微团间因相对运 动而产生内摩擦力的性质。
注意： 液体流动时才会出现粘性；静止液体
不呈现粘性。
重要的概念：粘度！是对液体粘性大小的 度量；是选择液压油的主要指标。
流体传动
牛顿内摩擦力定律
y
流体力学基础 u0
dy
u du
u
h
y
0
x
液体粘性示意图
流体传动
流体力学基础
结论：实验测定表明，当液体流动时，相
绝对湿度：每一立方米的湿空气中所含水 蒸气的质量；通常用 表示，即
ms
V
；单位：kg/m3。
另外，也可用下式表示绝对湿度。
流体传动
流体力学基础
式中：
s
ps RsT
ms — 水蒸气的质量，单位为kg；
V — 湿空气的体积，单位为m3； s — 水蒸气的密度，单位为kg/ m3 ；
流体传动
流体力学基础
如前图所示，A 的表面上作用着 Fn 的 法向力和 Fτ 的切向力，则 A 上的平均
法向应力 pm 和切向应力 m 为：
pm
Fn A
;
m
Fτ A
当微小面积 A 趋于零，并对上述关系式 取极限时，则得到流体内某定点处的应力 为：
流体传动
流体力学基础
p lim Fn dFn ; A0 A dA
液体的含气量：液体中所含气体的体积百 分数。
注意：液体中的空气有混入和溶入两种。
问题：什么叫空气的混入和溶入？对液体 物理性质有什么影响？Βιβλιοθήκη 流体传动流体力学基础
当液体中混入了空气，则液体的动力粘度 可按式：B 0(1 0.015B) 计算。
流体力学基础讲解PPT课件
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。
流体力学流体性质讲解
粘性、扩散性、热传导性
这种流体的输运性质，从微观上看，是通过分子的 无规则热运动及分子的相互碰撞实现的，分子在无 规则热运动中，将原先所在区域的流体宏观性质输 运到另一个区域，再通过分子的相互碰撞，交换、 传递了各自的物理量，从而形成新的平衡态。
流体的输运性质，主要指动量输运、能量输运、 质量输运，从宏观上看，它们分别表现为粘滞 现象、导热现象、扩散现象。
水 1.785 106 m2/s
1000C
水 0.282 103 Pa s
水 0.294 106 m2/s
-40C
空气 1.49 105 Pa s
空气 0.98105 m2/s
1000C
空气 2.18105 Pa s
空气 2.31105 m2/s
一般按具体流动中压缩程度的大小分类： 可压缩流 不可压缩流体
d 0
dt
一般地，当 / 5 时，按不可压缩流处理 一般情况下，水和其它液体认为不可压缩，可 忽略其密度变化。 低速气体流动(速度小于100米/秒)，通常也按不 可压缩流处理 也与研究问题有关，如空气中声波，要考虑压缩性。
它起源于分子间的相互作用和跨界面的动量交换
粘滞现象示意图
流体粘滞现象
A层流体具有较大的动量
B层流体分子具有较小的动量
（气体）分子无规则运动及碰撞导致A、B两层
流体动量发生变化，
（液体分子为分子间吸引力作用），在相邻流体
层间产生内摩擦，存在一个平行于流体层的剪切力。
动量定理
d
(
mv)
F
1
( T )p
1 v
v ( T )p
流体力学在车辆工程中的应用与分析讲解
工作原理
压缩 伸张
回主目录
流体力学在转向系统中的应用
• 汽车在行驶过程中，需按照驾驶员的意志经常改 变其行使方向，即所谓汽车转向。液压式动力转 向系组成：由一套机械转向系和液压转向装置组 成。其中液压转向装置由转向油罐、转向油泵、 转向控制阀、转向动力缸组成
液压动力转向器
直 线 行 驶
右 转 向 时
换挡阀
实物图
实际应用
应用车型 —— 奥兹莫比尔 —— 劳斯莱斯 —— 吉姆
回 主 目 录
流体力学在悬架系统中的应用
• 汽车电控液压悬架可以使司乘人员都有乘坐软弹 簧的舒服感，而且还能保证汽车的灵活性和稳定 性。目前轿车上采用的电子控制悬架都具有灵敏 的车高调节功能，不管车辆(规定范围)如何变化， 都可以保持汽车的一定高度，大大地减少了汽车 在转弯时产生的倾斜程度。当车辆在凸凹不平的 道路上行驶时可以提高车身的高度，当车辆高速 行驶时又可使车身的高度降低，以减少风的阻力。 汽车电控液压悬架还具有衰减力的调节功能，以 提高车辆的稳定性。在急转弯、急加速和紧急制 动时，还可以抑制车辆姿态的变化
工 作 原 理
回主目录
流体力学在减震系统中的应用
• 为了保证机车车辆在线路上安全、 平稳地运行， 必须在其走行部即转向架中装用具有良好性能的 弹簧悬挂减振装置。这种装置的组成部分包括 减 振器， 它起减小车辆悬挂系统振动的作用， 如采 用液压减振器或摩擦式减震器。减振器工作时， 活塞在油缸中往复运动， 油液在缸中流动时经阻 尼阀而产生减振阻力， 同时， 减震器将系统的振 动能量转化为油液的热量而散逸
汽车悬架的作用
• 缓和车辆受到来自路面的 冲击力
• 衰减由于弹性系统引起的 振动
• 将轮胎所受侧向力、纵向 力传递至车身
流体力学原理及应用
流体力学原理及应用流体力学是研究流体静力学、流体动力学和流体力学应用等方面的分支学科。
流体力学是最广泛应用的力学学科之一，涉及多个工程学科的研究，如船舶工程、车辆工程、建筑工程、机械工程、能源工程等，对人们的生产生活产生着深远的影响。
本文将从流体力学的基本概念、流体力学原理及应用等方面进行论述。
一、流体力学的基本概念1. 流体：流体是指在受外力作用下能够发生变形和流动的连续介质。
流体的分类如下：- 液体：具有一定的体积和形状，易受压缩性的影响。
- 气体：无一定的形状，容易受到外界的压缩。
- 纯流体：不可压缩的流体，如水和空气等。
2. 流动：流动是指流体在空间中运动的过程。
流动可以分为稳定流动和非稳定流动。
稳定流动是指流体各点的速度、压力、密度等物理量随时间保持不变的流动状态；非稳定流动是指这些物理量随时间、位置的变化而发生变化的流动状态。
3. 流体的物理量：流体的物理量有密度、体积、质量、速度和流量等。
其中，密度表示单位体积的流体所具有的质量；体积则是流体所占用的三维空间的大小；流量是单位时间内通过某一截面的体积。
二、流体力学原理1. 流体静力学：流体静力学研究流体在静止状态下的属性，如压力、密度、体积的分布规律等。
它是流体力学的基础，涉及流体的基本参数，如重力、静压力、表面张力等。
2. 流体动力学：流体动力学是研究流体在运动状态下的性质和特征，如流体的速度、加速度、压力、密度扰动等。
其基本思想是将流体看作是复杂的能量转化系统，在一定的边界条件和外力作用下，通过对质量、动量和能量方程的分析，揭示流体运动的基本规律。
3. 流体力学应用：流体力学应用是将理论和技术手段融合起来化为实际生产力的过程，是流体力学的重要领域，涉及到多个行业的研究，如注塑成型、化工及生物医药、航空航天、交通运输等。
流体力学的应用领域较广，其中最常见有以下三个领域：- 工程流体力学：研究工程流体中运动状态的变化规律，如流体力学模拟、液压传动系统、混沌与控制等。
流体力学的能量方程及应用
能量方程的应用
香蕉球
Liquid Mechanics
能量方程的应用
机翼升力
Liquid Mechanics
能量方程的应用
虹吸原理
Liquid Mechanics
谢谢各位老师！
2020年11月16日
dmU
2 2
1 2
d2
)
2g 2g
Liquid Mechanics
理想流体的能量方程
理想流体的能量方程
z1
p1
g
U12 2g
z2
p2
g
U
2 2
2g
Liquid Mechanics
能量方程各项的意义
几何意义
z
p ρg
z p ρg
U2 2g z p U2
ρg 2g
位置水头 压强水头 测管水头 速度水头
总水头
能量意义
单位重量流体的位置势能 单位重量流体的压强势能 单位重量流体的总势能 单位重量流体的动能 单位重量流体的总机械能
Liquid Mechanics
Liquid Mechanics
伯努利（1700～1782）
瑞士著名科学世家伯努利家族 的重要成员之一。
z2
p2 α2V22 gρ 2g
hw
α1V12 2g
hw
α2V22 2g
Liquid Mechanics
气体的能量方程
气体的能量方程
p1
1 2
V12
p2
1 2
V22
Liquid Mechanics
能量方程的应用
吹小球
Liquid Mechanics
能量方程的应用
撞船事件
流体力学的应用及应用原理
流体力学的应用及应用原理引言流体力学是研究液体和气体在静止和运动状态下的力学性质的科学。
它在各个领域都有着广泛的应用，包括航空航天、建筑工程、化学工业、环境科学等。
本文将介绍流体力学的应用领域以及其应用原理。
1. 航空航天领域•空气动力学研究：通过流体力学的理论分析和数值模拟，可以研究飞机、火箭等空中器械的气动性能，比如升力、阻力、机翼的设计等。
•空气动力学测试：通过实验室的风洞实验，可以模拟不同速度、不同角度下的飞行环境，验证数值模拟结果的准确性。
2. 建筑工程领域•空气流动研究：流体力学可以用于研究建筑物周围的空气流动状况，如风压、通风等。
这可以帮助建筑师设计更加节能和舒适的建筑。
•管道流体力学：管道系统中的流体运动对于工业生产和供水系统都是至关重要的。
应用流体力学原理，可以设计出合理的管道结构和流体控制装置，优化管道系统的运行效率。
3. 化学工业领域•反应器设计：在化学反应中，液体和气体的流动对反应速度和产物分布有着重要的影响。
利用流体力学的原理，可以优化反应器的设计，提高反应效率和产物质量。
•搅拌过程研究：在化学反应和混合过程中，搅拌可以增强流体的混合和反应速率。
流体力学可以用于研究搅拌过程中的流体流动，从而设计出具有良好混合效果的搅拌设备。
4. 环境科学领域•水力学研究：流体力学在水资源和水环境管理中起着重要作用。
可以通过流体力学模拟河流、湖泊和海洋中的水流、波浪等现象，为水利工程和环境保护提供科学依据。
•空气质量研究：流体力学可以模拟空气中的污染物传输过程，帮助研究大气污染物的扩散和影响范围。
结论流体力学是一个广泛应用的领域，涉及航空航天、建筑工程、化学工业和环境科学等各个领域。
通过研究流体的力学性质，可以优化设计、提高效率、减少能源消耗，从而推动科学技术的发展和社会的进步。
(新)第一章 流体力学(讲解教学课件)
mgz 1 mu 2 m p
2
J
1kg流体的总机械能为： zg u 2 p
2
J/kg
1N流体的总机械能为： z u 2 p J/N
2g g
（新）第一章 流体力学（讲解教学课件）
压头：每牛顿的流体所具有的能量 静压头；
2、外加能量：1kg流体从输送机械所获得的机械能 。
符号：We；
单位：J/kg ；
和其深度有关。 （2）在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面
上各点的压力均相等。
（新）第一章 流体力学（讲解教学课件）
• （2） 当液体上方的压力有变化时，液体内 部各点的压力也发生同样大小的变化。
（新）第一章 流体力学（讲解教学课件）
三、静力学基本方程的应用 （1）测量流体的压力或压差
① U管压差计 对指示液的要求：指示液要与被测流体 不互溶，不起化学作用；其密度应大于 被测流体的密度。
• 如：4×103Pa（真空度）、200KPa （表压）。
（新）第一章 流体力学（讲解教学课件）
【例题1-1】 在兰州操作的苯乙烯精馏塔塔顶的真空度 为620mmHg。在天津操作时，若要求塔内维持相同 的绝对压力，真空表的读数应为多少？兰州地区的 大气压力为640mmHg,天津地区的大气压力为 760mmHg。
p1-p2=(指-)Rg
若被测流体是气体上式可简化为
p1-p2=指Rg
（新）第一章 流体力学（讲解教学课件）
• 通常采用的指示液有：着色水、油、四氯化碳、 水银等。
• U形管压差计在使用时，两端口与被测液体的 测压点相连接。
• U形管压差计所测压差，只与读数R、指示液 和被测液体的密度有关，而与U形管的粗细、 长短、形状无关，在此基础上又产生了斜管压 差计、双液柱微差计、倒U形管压差计等。
流体力学课程内容思维导图设计及教学应用
10.3969/j.issn.1671-489X.2019.22.038流体力学课程内容思维导图设计及教学应用*◆刘岩 李敏摘 要 将思维导图法应用于流体力学课程教学中，以更好地讲解知识点之间内在关系。
分别设计用于章节概览、知识点小结、章节总结等方面的思维导图，将这些思维导图用于课程的课前预习、课堂学习和课后总结教学活动中，发现思维导图有助于提高流体力学课程教学质量。
本研究结果可供流体力学课程教学参考。
关键词 流体力学；思维导图；教学方法；逻辑关系中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2019)22-0038-04Mind Mapping Design and Teaching Application of Fluid Mecha -nics Course Content //LIU Yan, LI MinAbstract The mind mapping method is applied to the teaching of fluid mechanics to better explain the internal relationship among knowledge points. This paper has designed mind maps for chapter overview, knowledge points summary, chapter summary and so on. These mind maps are used in the teaching activities such as pre-class preparation, classroom learning and after-school summarization. It is found that the mind maps help to improve the teaching eff ect of the fl uid mechanics course. The results of this study can be used as a reference for the teaching of fl uid mechanics.Key words fluid mechanics; mind map; teaching method; logical relation１ 引言流体力学课程是热能与动力工程专业的重要专业核心课，是进一步学习流体输配管网、空气调节、建筑环境学、制冷原理与技术、泵与风机等课程的基础，具有举足轻重的专业地位。
流体的动量定理及应用
流体的动量定理及应用流体力学是研究流体运动和力学性质的一门学科，其中动量定理是流体力学中重要的基本原理之一。
本文将深入探讨流体的动量定理的原理及其在实际应用中的重要性。
一、流体的动量定理原理流体的动量定理基于牛顿第二定律，即力等于物体的质量乘以加速度。
对于流体，其力可以通过流体压力和流体体积力的合力来表示。
动量定理可以表达为：在不受外力或体积力作用的情况下，流体中某一控制体的动量改变率等于该控制体上合力的作用力，即直接与作用在该控制体上的力相关。
根据动量定理，我们可以推导出流体力学中的两个重要方程：欧拉动量方程和伯努利方程。
欧拉动量方程描述了流体静止状态下力的均衡性，而伯努利方程则用于描述流体在相对运动状态下的动能和压力之间的关系。
二、流体的动量定理的应用1. 流体力学实验流体的动量定理在流体力学实验中具有广泛应用。
通过建立合适的实验装置，我们可以观察流体在不同条件下的运动状态，并利用动量定理分析流体的受力情况。
例如，在研究水泵的性能时，通过测量流体的入口和出口速度，我们可以利用动量定理计算出泵的流量和扬程，从而评估其性能。
2. 水力工程在水力工程中，动量定理被广泛应用于流体的管道、水闸和水泵等设备的设计和优化。
通过研究流体在管道中的流动状态，并利用动量定理分析各个部分的力平衡，我们可以确定管道的尺寸、选择合适的水泵和优化系统设计。
3. 飞行器设计动量定理在飞行器设计中也扮演着关键的角色。
例如，在飞机设计中，通过分析流体在飞机翼上的流动状态，利用动量定理可以计算出升力和阻力。
这对于飞机的气动性能分析和设计改进至关重要。
4. 污水处理在污水处理中，利用动量定理可以评估污水流动过程中的阻力和压力损失，为污水处理设备的运行和设计提供重要依据。
通过优化流体的流动状态，可以提高处理效率并减少能源消耗。
5. 流体力学研究动量定理在流体力学研究中也具有重要应用价值。
通过分析流体运动中的力平衡和动量变化，可以深入研究流体的运动规律、湍流现象和流体与固体的相互作用等问题，为解决实际工程和自然现象提供理论支持。
流体力学科普-概述说明以及解释
流体力学科普-概述说明以及解释1.引言1.1 概述流体力学是研究流体运动规律和力学性质的学科，它是力学的一个重要分支领域。
流体是指具有固定体积但没有固定形状的物质，包括液体和气体。
流体力学的研究对象涉及液体和气体在各种条件下的运动、变形和力学行为。
在自然界和工业生产中，流体力学的应用无处不在。
无论是大自然中的气象气候、海洋流动，还是现代工业生产中的管道输送、风洞实验，都需要流体力学来分析和解决问题。
流体力学的应用领域包括但不限于航空航天、能源、环境工程、地下水流动、海洋工程、交通运输等。
本文将首先介绍流体力学的定义与基本原理，包括流体力学的基本假设和方程。
然后，我们将探讨流体的性质与特点，涉及到压力、密度、黏度等概念。
接下来，我们将详细介绍流体力学在不同领域的应用，包括航空航天、能源和环境工程等。
通过对这些实际应用案例的讨论，可以更好地理解流体力学的重要性和意义。
总的来说，通过对流体力学的认识和理解，可以帮助我们分析和解决各种与流体有关的问题。
流体力学在现代科学和工程技术中具有重要的地位和作用。
未来，随着科学技术的不断进步，流体力学将在更多领域展现其应用潜力，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
因此，对未来流体力学发展的展望充满希望与期待。
1.2 文章结构本文旨在对流体力学进行科普介绍，文章主要分为三个部分：引言、正文和结论。
引言部分将对流体力学进行概述，介绍流体力学的基本概念以及其在日常生活和工程领域中的重要性。
同时，引言部分还会阐述本文的结构和目的，为读者提供一个整体的框架，以便更好地理解和吸收接下来的内容。
正文部分将详细讲解流体力学的定义与基本原理。
首先会介绍流体力学的起源和发展历程，包括早期的流体力学研究以及现代流体力学的主要发展方向。
然后将依次介绍流体的性质与特点，包括流体的运动规律、流体的压力和温度、流体的粘性等相关内容。
最后，正文部分将探讨流体力学的应用领域，包括航空航天、能源工程、环境科学等方面，以展示流体力学在实际工程中的重要性和广泛应用。
生活中的流体力学原理及应用
生活中的流体力学原理及应用引言流体力学是研究流体力学性质、流动行为和力学应用的学科。
在日常生活中，我们经常会遇到许多与流体力学有关的现象和应用。
本文将介绍一些生活中常见的流体力学原理以及其应用。
流体力学原理在生活中，我们常常遇到的一些流体力学原理包括：1.压力传递原理根据帕斯卡定律，液体或气体在静止或稳定状态下，如果在某点施加压力，则这个压力将在整个液体或气体内均匀传递。
这一原理也是液压系统工作的基础。
2.流体静力学原理流体静力学是研究静止流体的行为和压力分布的学科。
根据阿基米德原理，浸没在流体中的物体受到的浮力等于其排挤的流体重量。
这一原理解释了为什么船只可以浮在水面上。
3.流体动力学原理流体动力学是研究流动流体的力学行为的学科。
其中最基本的原理之一是质量守恒定律，即在封闭系统中，流体的质量不会凭空消失或增加。
这一原理在管道中的水流和空气流动等情况中发挥了重要作用。
流体力学应用流体力学原理不仅仅存在于实验室或工业领域，它们也广泛应用于我们的日常生活中。
以下是一些常见的流体力学应用。
自来水供应自来水是我们日常生活中最常接触到的流体之一。
自来水系统使用了多种流体力学原理来将水从水源运送到家庭。
其中一个重要的原理是利用水压来向上输送水。
在不需要使用任何电力的情况下，水塔和自来水管道系统利用重力和压力来为我们提供自来水。
空调和暖气系统空调和暖气系统利用了流体力学原理来控制室内空气的温度。
热空气和冷空气通过空气管道系统进行输送。
这些系统利用了流体的热传导性质和流动行为，通过循环流体来调节室内温度。
汽车引擎和润滑系统汽车引擎和润滑系统使用了多种流体力学原理。
引擎中的燃烧过程产生的气体推动活塞，驱动汽车。
润滑系统通过利用润滑油的流动性和黏度特性来减少引擎部件之间的摩擦和磨损。
管道输送在石油和天然气工业中，管道输送是一种常见的方式。
这些管道运用了流体力学原理，通过控制流体的压力和流速来实现长距离的输送。
此外，输送水和液化气体等流质也经常会使用管道来进行。
流体压强与流速的关系及应用
流体压强与流速的关系及应用一、引言流体力学是研究流体运动的力学学科，对于理解流体压强与流速之间的关系有着重要的意义。
本文将探讨流体压强与流速的数学关系，并介绍其在实际应用中的一些重要应用领域。
二、流体压强与流速的理论背景1. 流体静力学流体静力学研究的是处于静止状态的流体，在此状态下流体各点的压强是相等的。
根据帕斯卡定律，压强与深度成正比，即深度越深，压强越大。
2. 流体动力学流体动力学研究的是处于运动状态的流体，流体动力学中的伯努利方程是描述流体压强与流速之间关系的重要基础。
伯努利方程表明了在理想流体中，当流体速度增大时，压强会降低，反之，当流体速度减小时，压强会增加。
三、实验验证为了验证流体压强与流速的关系，我们可以进行一系列实验来观察和测量流体压强和流速之间的变化。
实验可以通过使用流量计、压力计等仪器来进行测量，并记录观察结果。
通过多组实验数据的对比和分析，我们可以得到流体压强与流速之间的相关性。
四、流体压强与流速的应用1. 水力工程在水力工程中，了解流体压强与流速的关系对于设计和分析水利系统非常重要。
例如，在堤坝的设计中，需要确定流体对于堤坝表面的压力分布，以保证堤坝的稳定性。
同时，在水灌溉系统中，了解水流速度对于灌溉效果的影响也是必要的。
2. 空气动力学在空气动力学中，流体压强与流速的关系对于飞行器设计和空气动力学性能的分析至关重要。
例如，在飞机机翼气动力学设计中，需要考虑气体流动的流速以及与机翼表面之间的压强分布，以确保飞行器的稳定性和飞行性能。
3. 管道系统在液体或气体输送的管道系统中，了解流体压强与流速的关系可以帮助我们设计和维护高效的管道系统。
通过合理地控制流速和压强，可以减少能量损失和系统泄漏，提高输送效率和降低成本。
五、结论流体压强与流速之间存在着密切的数学关系。
根据流体力学的理论和实验验证，我们知道流体压强与流速成反比关系。
这一关系在水力工程、空气动力学和管道系统等领域具有重要的应用价值。
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1 压强的单位 SI 制中， N/m2 = Pa，称为帕斯卡
物理学（cgs制）中，绝对大气压（atm）；
毫米汞柱（mmHg）；米水柱（m水柱）等
工程单位制中， kgf/cm2,称为工程大气压（at）。
1 atm(标准大气压)=1.013×105 Pa
=760 mmHg
=10.33 mH2O
1at(工程大气压）=1 kgf/cm2 =735.6mmHg = 10mH2O =9.81 ×104 Pa 1kgf=9.81N
压差的大小只与被测流体及指示
剂的密度、读数R有关，而与U形 压差计放置的位置无关
1.2 管内流体流动的基本方程式
1.2.1 流量和流速
体积流量 流量 质量流量 摩尔流量 体积流速 流速 质量流速 摩尔流速 V ＝ t m qm ＝ t
qV
m3/s
kg/s mol/s qm ＝ qV qn ＝ qm/M
切向力 (剪力) 法向力 (压力)
质量力 ---- 重力 静止流体所受到的力 法向力 ---- 压力（剪力为零）
p0 p1
如图所示：容器中盛有密度为的静止液
体。现从液体内部任意划出一底面积为A的 垂直液柱。若以容器底部为基准水平面，液
柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分 G
别为z1和z2，以p1和p2分别表示高度为z1和z2处 的压强，液面上方的压强为p0。 p2
若液柱上表面取在液面上，令 z1- z2 = h，则上式可写为： p2 ＝ p0 ＋ g h
p2 p0 h g
上述式子均称为流体静力学方程。它反映了流体不受水平外力作用， 只在重力作用下流体内部压强的变化规律。
(1). 当容器液面上方的压力p0 一定时，静止液体内任一点压力 的大小，与液体本身的密度 和该点距液面的深度 h 有关。因此， 在静止的、连通的同一种液体内，处于同一水平面上的各点的
管路上方安装一U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R＝150mm，试
计算A-A′、B-B′截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m3和
13600 kg/m3。 解：图中，1-1′面与2-2′面间 为静止、连续的同种流体，且 处于同一水平面，因此为等压 面，即
p1 p1 ' p2 p2 '
R
p1 – pa = p1 (表) = g R
A 1
pa
(2)U形压力计
A
1 h R
p1 = pa + 0 gR – g h
指示液
2
3
0
2．压差计
（1）U型管压差计
指示液的密度为ρ0，被测流体的密度为ρ
p1
p2
pA p1 g (m R)
pA' p2 gm 0 gR
2. 相对密度
是指给定条件下某一物质的密度1与另一参考物质的密度2之比。
1 d 2
3. 比容
是指单
1.1.2 压强及其表示方法
流体的压强------流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强，
简称压强。用p表示，工程上习惯称之为压力。
第一章 流体流动
1.1 流体静力学
1.1.1 流体的密度、相对密度和比容
1．流体的密度 流体的密度—单位体积流体的质量。用表示，属于物 性,国际单位用kg/m3
获得方法：（1）查物性数据手册 液体混合物：
m V
（2）公式计算：
气体混合物：
pM m RT
----------理想气体状态方程
2 压强的基准 绝对压力 ---以绝对真空为基准 压强大小的两种表示方法 表压
---以当地大气压为基准
表压＝绝对压力－当地大气压 真空度＝当地大气压－绝对压
表 压
绝 对 压 力 大气压线 真空度
大 气 压
绝对压力
绝对零压线
1.1.3 流体静力学方程
如重力、离心力等，属 于非接触性的力。
质量力
流体所受到的力 表面力
A与A′面 为等压面，即
m
p A p A'
A A’
p1 g (m R) p2 gm 0 gR
R
p1 p2 ( 0 ) gR
(2) 微差压差计 在U形微差压计两侧臂的上端装有扩张室，其
直径与U形管直径之比大于10。压差计内装有密度
分别为1和2的两种指示剂（1略小于2）。存 在微压差p 时，尽管两扩大室液面高差很小以致可
p1
p2
z1
1
z1
忽略不计，但U型管内却可得到一个较大的 R 读数。
R
A、B为等压面：
A
B
p1 1g (z1 R) p2 1gz1 2 gR
2
p1 - p2 = ( 2 - 1) g R
读数放大
(3) 复式压差计 如附图所示，水在管道中流动。为测得A-A′、B-B′截面的压力差，在
又
p1 ' pA gm
pB g (m R) 0 gR
p1 p2 0 gR p2' 0 gR
所以
p A gm pB g (m R) 0 gR
p A pB ( 0 ) gR
整理得
由此可见， U形压差计所测
qn
n ＝ t
…… 平均速度
w ＝ qm A qn G ＝ A
qV u＝ m/s A kg/(m2s) w＝u mol/(m2s) q ＝w A ＝u A m
圆形管道：
qv 4qv u A d2
1.2.2 稳态流动（定态流动）和非稳态流动
1 态流动 （Flow of
Stationary State )。
压力都相等。此压力相等的面，称为等压面。
(2). 当p0 改变时，液体内部各点的压强也将发生同样大小的改 变— 巴斯葛原理。 (3). 压强或压强差的大小可用液柱高度来表示:
p p0 h g
适用场合：连续的不可压缩流体
(5)
1.1.4 流体静力学基本方程式的应用
1. 压力计
pa
(1)单管压力计
分析垂直方向上液柱的受力： 向上： 向下： p2A p1A G＝ mg= Vg= gA (z1- z2)
当液柱处于相对静止状态时，说明作用在此液柱上诸力的合力为零， 即： 化简得： p2A－ p1A － gA (z1- z2)＝0
p2 ＝ p1 ＋ g (z1- z2)
或：
p2 p1 z1 z2 g