流体力学资料复习整理
流体力学复习要点
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/m33、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1、p z C gρ+= 当质量力仅为重力时,静止流体内部任一点的p z gρ+是常数 2、0p p g ρ=+h 3、压强的度量:相对压强、绝对压强、真空度。
4、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 F p A= 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。
(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 大学考试复习资料 知识点总结
第一章流体及流场的基本特性1、流体定义——受任何微小剪切力作用都会连续变形的物质。
2、流体的特性——流动性、连续性3、流体的主要物理性质【惯性:密度(单位体积流体内所具有的质量)、比容(单位质量的流体所占有的体积)、重度(单位体积的流体所具有的重量)、关系(流体的密度与比体积之间互为倒数)、密度影响因素(流体种类、温度、压力)】【压缩性(流体的体积随压力增大而缩小的性质)、膨胀性(流体的体积随温度升高而增大的性质)、不可压缩流体(当压力与温度变化时,体积变化不大,密度可以看作是常数的流体)】【粘性定义(流体流动时在流体层与层之间产生内摩擦力的特性)、影响因素(流体的种类、温度、压力)、粘度(动力黏度,运动黏度)、理想流体粘性】(理想流体——假想的没有黏性的流体、实际流体——自然界中存在的具有黏性的流体)(表面张力——液体自由表面存在的力、毛细现象——表面张力可以引起相当显著的液面上升或下降,形成上凸或下凹的曲面)4、水力要素(有效截面面积、湿周——有效截面上液体与固体壁接触线的长度、水力半径——有效截面面积与断面湿周的比值、当量直径——在非圆形的有效截面中,水力半径的四倍)(工程圆管——原因:1.在有效截面面积相等的条件下,湿周愈小,流体与管壁的接触线长度愈小,所引起的流动阻力损失也愈小。
2.节省材料.)5、运动要素(动压力——作用在运动液体内部单位面积上的压力、流速——该质点在空间中移动的速度、流量——单位时间内通过有效截面的流体数量、平均流速——假设在有效截面上的各点均以相同的假象速度流过时,通过的流量与实际力量相等,那么这个假想的流速为平均流速.)第二章流体静力学1、作用在流体上的力表面力:作用在流体表面上的力,与面积成正比。
(包括:压力、内摩擦力)质量力:作用在流体质点上的力,与质量成正比。
(包括:重力、惯性力、离心力)2、静压力概念:静压力(作用在质点上,流体力学)平均静压力(作用在面上,物理学)3、静压力特性:①静压力方向总是垂直并且指向作用面。
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。
流体力学复习资料
流体力学复习资料流体力学是研究流体(包括液体和气体)的平衡和运动规律的学科。
它在工程、物理学、气象学、海洋学等众多领域都有着广泛的应用。
以下是为大家整理的流体力学复习资料,希望能对大家的学习有所帮助。
一、流体的物理性质1、流体的密度和比容密度(ρ)是指单位体积流体的质量,公式为:ρ = m / V 。
比容(ν)则是密度的倒数,即单位质量流体所占的体积,ν = 1/ρ 。
2、流体的压缩性和膨胀性压缩性表示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来衡量,β =(1 / V)×(dV / dp)。
膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的特性,用体积膨胀系数α来描述,α =(1 / V)×(dV / dT)。
3、流体的粘性粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性。
牛顿内摩擦定律:τ =μ×(du / dy),其中τ为切应力,μ为动力粘度,du / dy 为速度梯度。
二、流体静力学1、静压强的特性静压强的方向总是垂直于作用面,并指向作用面内。
静止流体中任意一点处各个方向的静压强大小相等。
2、静压强的分布规律对于重力作用下的静止液体,其静压强分布公式为:p = p0 +ρgh ,其中 p0 为液面压强,h 为液体中某点的深度。
3、压力的表示方法绝对压力:以绝对真空为基准度量的压力。
相对压力:以大气压为基准度量的压力,包括表压力和真空度。
三、流体动力学基础1、流体运动的描述方法拉格朗日法:跟踪流体质点的运动轨迹来描述流体的运动。
欧拉法:通过研究空间固定点上流体的运动参数随时间的变化来描述流体的运动。
2、流线和迹线流线是在某一瞬时,在流场中所作的一条曲线,在该曲线上各点的速度矢量都与该曲线相切。
迹线是流体质点在一段时间内的运动轨迹。
3、连续性方程对于定常流动,质量守恒定律表现为连续性方程:ρ1v1A1 =ρ2v2A2 。
4、伯努利方程理想流体在重力作用下作定常流动时,沿流线有:p /ρ + gz +(1 / 2)v²=常量。
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流体力学复习资料1.流体的定义;宏观:流体是容易变形的物体,没有固定的形状。
微观:在静力平衡时,不能承受拉力或者剪力的物体就是流体。
2. 流体的压缩性:温度一定时,流体的体积随压强的增加而缩小的特性。
流体的膨胀性:压强一定时,流体的体积随温度的升高而增大的特性。
3. 黏度变化规律:液体温度升高,黏性降低;气体温度升高,黏性增加。
原因:液体黏性是分子间作用力产生;气体黏性是分子间碰撞产生。
4.牛顿内摩擦定律:运动的额流体所产生的内摩擦力F的大小与垂直于流动方向的速度梯度du/dy成正比,与接触面的面积A成正比,并与流体的种类有关,与接触面上的压强无关。
数学表达式:F=μA du/dy流层间单位面积上的内摩擦力称为切向应力τ=F/A=μdu/dy5.静止流体上的作用力:质量力、表面力。
质量力:指与流体微团质量大小有关并且集中作用在微团质量中心上的力。
表面力:指大小与流体表面积有关并且分布作用在流体表面上的力。
6.重力作用下静力学基本方程:dp=-ρgdz 对于均质不可压缩流体:z+p/ρ=c物理意义:几何意义7. .绝对压强:以绝对真空为基准计算的压强。
P相对压强:以大气压强为基准计算的压强。
P e真空度:某点的压强小于大气压强时,该点压强小于大气压强的数值。
P vP=p a+ρgh p e=p-pa p v=p a-p8.压力提的概念:所研究的曲面(淹没在静止液体中的部分)到自由液面或自由液面的延长面间投影所包围的一块空间体积。
液体在曲面上方叫实压力体或正压力体;下方的叫虚压力体或负压力体。
9. 研究流体运动的两种方法:①拉格朗日法②欧拉法10.定常流动:流体质点的运动要素只是坐标的函数而与时间无关。
非定常流动:流体质点的运动要素既是坐标的函数又是时间的函数。
11. 迹线:指流体质点的运动轨迹,它表示了流体质点在一段时间内的运动情况。
流线:在流场中每一点上都与速度矢量相切的曲线称为流线。
流线是同一时刻不同流体质点所组成的曲线,它给出该时刻不同流体质点的速度方向。
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1.流体力学介绍(研宄对象、A容、方法)2.连续介质模型3.流动流体的粘性4.流体物理性质5.作用在流体上的力流体力学的概念流体力学:力学的一个分支。
力学研究中广泛采用抽象的理论模型:如质点,质点组,刚体,连续介质等。
理论力学研究这些理论模型的普遍运动规律和一般性原理。
连续介质力学研宂连续介质的运动规律,包括弹性力学(固体)和流体力学(液体和气体)。
流体力学:研宄流体在静止和运动时的受力与运动规律。
即流体在静止和运动时的压力分布, 流速变化,流y:大小,能传递与损失以及流体与同体壁而间的相互作用力等问题。
名词解释:连续介质--由没有空隙、完全充满所占空间的无数质点所组成的物质.流体的构成流体rh大量分子组成;流体分子无休止地作不规则的运动;流体分子之间经常相互碰撞,交换动量和能量。
流体力学的研宄内容流体的平衡规律:流体的运动规律;流体与流体以及流体与固体之间相互作用的规律。
流体力学的研究方法理论研究方法建立力学模型通过对流体性质及运动的观察,根据问题的要求,抓住主要因素,忽略次要因素,建立力学模型。
对力学模型根据物理定律或实验公式,以数学形式建立描写流体运动的封闭方程组,并给出初始条件和边界条件。
求解利用各种数学工具准确地或近似地解出方程纟11,建立起所求问题的流体各参量之间的解析关系或数值关系。
优缺点准确,清晰,但由于数学发展水平的局限,只能应用于简单理论模型,而不能应用于实际复杂的流体运动。
实验研究方法通过实验测S的方法研究流体的力学规律。
实验研宄是流体力学研宄的重要方法。
通过实验,可以给理论研宄以启示,并检验理论是否正确。
通过实验研究,还可建立一定的经验公式,用來解决工程M题。
优缺点可靠,准确,具有指导意义;但是受实验尺度和边界条件限制,有些实验无法开展,或耗资巨大。
数值研究方法流体力学方程的解析解十分难求,因此用数值计算的方法利用计算机对流体力学方程求解成为重要手段。
通常将流体力学的数学模型在计算域上离散化,然后采用一定的数值计算方法计算,以得到流场各参数的变化规律。
2024流体力学知识点总结
流体力学知识点总结
流体的定义:液体和气体统称为流体。
流体的主要物理性质:
(1) 惯性:流体具有保持其原有运动状态的倾向,这种性质称为惯性。
流体的惯性可用单位质量流体所具有的惯性动能来衡量。
(2) 粘性:流体具有内摩擦力的性质,称为粘性。
粘性使流体在流动时产生内摩擦力,这种内摩擦力称为粘性摩擦力。
粘性可用动力粘度或运动粘度来表示。
(3) 压缩性和膨胀性:流体的体积随压力的改变而改变的性质称为压缩性。
压缩性用体积压缩系数来表示。
流体的密度随压力的改变而改变的性质称为膨胀性。
膨胀性用体膨胀系数来表示。
(4) 流动性:流体在静止时没有固定的形状,而能随压力的变化而改变其形状,并能在各个方向上延伸,这种性质称为流动性。
流体力学中的基本方程:
(1) 连续方程:质量守恒原理的流体力学表达式。
(2) 动量方程:牛顿第二定律在流体力学中的应用。
(3) 能量方程:能量守恒原理在流体力学中的应用。
流体流动的类型:层流和湍流。
流体流动的物理特性:流速、压强、密度等。
流体流动的基本规律:伯努利定理、斯托克斯定理等。
流体流动的数值模拟方法:有限差分法、有限元法等。
流体力学复习资料
流体力学复习资料第一章绪论1-2、连续介质的概念:流体占据空间的所有各点由连续分布的介质点组成。
流体质点具有以下四层含义:1、流体质点的宏观尺寸很小很小。
2、流体质点的微观尺寸足够大。
3、流体质点是包含有足够多分子在的一个物理实体,因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量。
4、流体质点的形状可以任意划定,因而质点和质点之间可以完全没有空隙。
1-5、流动性:液体与固体不同之处在于各个质点之间的聚力极小,易于流动,不能自由地保持固定的形状,只能随着容器形状而变化,这个特性叫做流动性。
惯性:物体反抗外力作用而维持其原有状态的性质。
黏性:指发生相对运动时流体部呈现摩擦力而阻止发生剪切变形的一种特性,是流体的固有属性。
摩擦力或黏滞力:由于流体变形(或不同层的相对运动),而引起的流体质点间的反向作用力。
F :摩擦力;=du F A dyμ±。
τ:单位面积上的摩擦力或切应力(N/m 2);==F du A dy τμ±。
A :流体的接触面积(m 2)。
μ:与流体性质有关的比例系数,称为动力黏性系数,或称动力黏度。
du dy:速度梯度,即速度在垂直于该方向上的变化率(1s -)。
黏度:分为动力黏度、运动黏度和相对粘度。
恩氏黏度:试验液体在某一温度下,在自重作用下从直径2.8mm 的测定管中流出200cm 3所需的时间T1与在20℃时流出相同体积蒸馏水所需时间T2之比。
1t 2T E T =。
牛顿流体:服从牛顿摩擦定律的流体(水、大部分轻油、气体等)温度、压力对黏性系数的影响?温度升高时液体的黏度降低,流动性增加;气体则相反,温度升高时,它的黏度增加。
这是因为液体的黏度主要是由分子间的聚力造成的。
压力不是特别高时,压力对动力黏度的影响很小,并且与压力的变化基本是线性关系,当压力急剧升高,黏性就急剧增加。
对于可压缩流体来说,运动黏度与压力是密切相关的。
在考虑到压缩性时,更多的是动力黏度而不用运动粘度。
流体力学复习资料
流体力学复习资料流体力学复习资料第一章基本概念1、流体力学的定义、流体的性质。
流体力学就是研究流体运动规律,以及流体和固体之间相互作用等方面的一门学科。
流体有三大性质:易流动性,黏性和压缩性。
2、流点的定义及其物理性质。
流点是指微观上足够大,宏观上足够小的分子团。
微观上足够大:使分子团的空间尺度选得足够大,使其含有大量的分子;平均的时间也应该足够大,使得这段时间内分子团内分子间碰撞已发生过很多次。
宏观上足够小:一方面使其可以近似看作几何上没有维度的一个点,另一方面使分子团被看作一个瞬间。
3、流体连续介质假说?并说明其必要性和可能性。
连续介质假设是把离散分子构成的实际流体,看作是由无数流体质点没有空隙连续分布而构成的。
可能性:通常,这样的分子团是存在的,如:0℃, 1个大气压,1cm3气体含有2.7x1019个分子;流点:10-9cm3 含有2.7x1010个分子;(体积上足够小)(微观上足够大,含有这么多分子)。
特殊问题,如稀薄气体运动或者空气动力学中的基波区。
稀薄气体运动:流点必须取得很大,则失去点的意义。
基波区:在非常小的空间范围内流体物理量就有剧烈的变化,就需要流点取得很小,结果无法包括足够多的分子数量来确定统计量。
必要性:a) 有了连续介质假定就可以不考虑流体的分子结构,从连续介质力学看来,流体的形象是宏观的均匀排列的流体,而不是含有大量分子的离散体。
b) 有了连续介质假定,当我们说流体质点处于静止状态时,那就是说它是停留在原地不动的,虽然那里的分子由于热运动将不断的位置移动。
c) 有了连续介质假定,当我们在连续介质内的某点A 上取极限时,不管A点多近的地方都有流体质点存在,并有确定的物理量。
(大量分子的总体表现是有规律的,或说微观量运动的统计平均是有规律的,这种微观量的统计平均值就是物体(流体)的宏观总体表现。
因而需要我们想个办法找到流体的基本运动元,(就像固体的质点一样),使我们对流体运动的描述变得简单方便,而且是可能和有效的。
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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9.水力光滑管与水力粗糙管
10.流体流过固体壁面时,沿壁面法线方向速度逐渐增大的区域称为附面层。流体在壁面附近反向流回而形成回流的现象称为附面层的分离。
第六章能量损失及管路计算
1.尼古拉茨实验:实验装置:人工粗糙管--把经过筛选的大小均匀一致的固体颗粒粘贴在管壁上,这样的管路称为人工粗糙管。实验原理:能量方程;实验目的:λ~Re、Δ/d
3.当流体的压缩性对所研究的流动影响不大,可忽略不计时,这种流体称为不可压缩流体,反之称为可压缩流体。通常液体和低速流动的气体(U<70m/s)可作为不可压缩流体处理。
4.压缩系数:
弹性模数:
膨胀系数:
5.流体的粘性:运动流体内存在内摩擦力的特性(有抵抗剪切变形的能力),这就是粘滞性。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。温度升高时,液体的粘性降低,气体粘性增加。
第二过渡区:这时层流底层已经不能遮盖壁面的粗糙峰,壁面的粗糙峰对中部的紊流产生了影响。Re
Δ/d和Re对阻力系数λ均有影响。
水力粗糙区:对同一管道而言,层流底层已经变得非常薄,以至于管壁上所有的粗糙峰都凸入了紊流区,及时雷诺数再大,也不再有新的凸峰对流动产生影响,这表现为λ不随Re变化
2.局部阻力损失与局部阻力系数:流经局部装置时,流体一般都处于高紊流状态。这表现为局部阻力系数ξ只与局部装置的结构有关而与雷诺数无关。
伯努里方程可理解为:微元流的任意两个过水断面的单位总机械能相等。由于是定常流,通过微元流各过水断面的质量流量相同,所以在单位时间里通过各过水断面的总机械能(即能量流量)也相等。
2.沿流线法线方向压力和速度的变化:当流线的曲率半径很大或流体之间的夹角很小时,流线近似为平行直线,这样的流动称为缓变流,否则称为急变流。
流体力学期末复习重点
第1章 绪论
二、 基本公式 流体的体积压缩率
δV V k δp
流体的体积模量
1 δp K k δV V
第1章 绪论
二、基本公式 体膨胀系数
δV V v δT
牛顿粘性应力公式
运动粘度
dvx dy
第2章 流体静力学
一、基本概念 正压流体 绝对压强 计示压强 真空 等压面 等势面 流体的相对平衡 流体的压力中心 浮力
二、基本公式 1 2 声速 c d
d p
完全气体的声速
马赫数 速度系数
c RT
v Ma c
v M ccr
第7章 流体运动学和动力学基础
一、基本概念 有旋流动 无旋流动 涡线 涡管 涡束 涡通量 速度环量 斯托克斯定理 汤姆孙定理 亥姆霍兹第一定理 亥姆霍兹第二定理(涡管守恒定理) 亥姆霍兹第三定理(涡管强度守恒定理) 速度势 有势流动 流函数 流网
2 1 2 2 2 1 2 2
第4章 相似原理和量纲分析
一、基本概念 流体力学相似 几何相似 运动相似 动力相似 牛顿数Ne 牛顿(动力)相似准则 弗劳德数Fr 重力相似准则 雷诺数Re 粘滞力相似准则 欧拉数Eu 压力相似准则
第4章 相似原理和量纲分析
一、基本概念 柯西数Ca 弹性力相似准则 量纲 基本量纲 导出量纲 无量纲量 物理方程的量纲一致性原则
pe p pa gh
第2章 流体静力学
二、基本公式 静止液体作用在平面上的总压力
总压力的大小
FP dFP ghc A
A
总压力的作用点
xD xC ICy xC A
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第一章 绪论1. 重度:指流体单位体积所受的重力,以γ表示。
对于非均质流体:对于均质流体:单位:牛/米3(N/m3)不同流体ρ、γ不同,同一流体ρ、γ随温度和压强而变化。
在1标准大气压下:表1.1(P5)蒸馏水:4ºC ,密度1000kg/m3,重度9800 N/m3 ; 水银:0ºC ,密度13600kg/m3,重度133280 N/m3 ; 空气:20ºC ,密度1.2kg/m3,重度11.76N/m3 ;2. 粘性流体平衡时不能抵抗剪切力,即平衡时流体内部不存在切应力。
流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质,称为粘性。
内摩擦切应力τ=T/A T=F A 为平板与流体的接触面积。
粘性只有在流体运动时才显示出来,处于静止状态的流体,粘性不表现有任何作用。
由牛顿流体的条件可知,若流体速度为线性分布(板距h 、速度u 0不大)板间y 处的流速为:切应力为:系数μ称为流体的动力粘性系数、动力粘度、绝对粘度;lim V G dGV dVγ∆→∆==∆0G mg gV Vγρ===u u y h=0u hτμ=0若流体速度u 为非线性分布流体内摩擦切应力τ:凡是内摩擦力按该定律变化的流体称为牛顿流体,如空气、水、石油等;否则为非牛顿流体。
牛顿流体▪ 切应力与速度梯度是通过原点的线性关系。
非牛顿流体塑性流体:如牙膏、凝胶等▪ 有一初始应力,克服该应力后其切应力才与速度梯度成正比。
假塑性流体:如新拌混凝土、泥石流、泥浆、纸浆▪ 速度梯度较小时,τ对速度梯度变化率较大;▪ 速度梯度较大时,τ对速度梯度的变化率逐渐降低。
胀塑性流体:如乳化液、油漆、油墨等▪ 速度梯度较小时,τ对速度梯度变化率较小; ▪ 速度梯度较大时,τ对速度梯度的变化率渐变大。
3.流体的运动粘度是动力粘性系数μ与其密度ρ之比,用ν表示若两种流体密度相差不多,单从ν值不好判断两者粘性大小。
只适用于判别同一流体(密度近似恒定)温度、压强不同时粘性变化。
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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流体复习整理资料第一章 流体及其物理性质1.流体的特征——流动性:在任意微小的剪切力作用下能产生连续剪切变形的物体称为流体。
也可以说能够流动的物质即为流体。
流体在静止时不能承受剪切力,不能抵抗剪切变形。
流体只有在运动状态下,当流体质点之间有相对运动时,才能抵抗剪切变形。
只要有剪切力的作用,流体就不会静止下来,将会发生连续变形而流动。
运动流体抵抗剪切变形的能力(产生剪切应力的大小)体现在变形的速率上,而不是变形的大小(与弹性体的不同之处)。
2.流体的重度:单位体积的流体所的受的重力,用γ表示。
g 一般计算中取9.8m /s 23.密度:=1000kg/,=1.2kg/,=13.6,常压常温下,空气的密度大约是水的1/8003. 当流体的压缩性对所研究的流动影响不大,可忽略不计时,这种流体称为不可压缩流体,反之称为可压缩流体。
通常液体和低速流动的气体(U<70m /s )可作为不可压缩流体处理。
4.压缩系数:弹性模数:21d /d pp E N m ρβρ==膨胀系数:)(K /1d d 1d /d TVV T V V t ==β5.流体的粘性:运动流体存在摩擦力的特性(有抵抗剪切变形的能力),这就是粘滞性。
流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性,而摩擦力则是粘性的动力表现。
温度升高时,液体的粘性降低,气体粘性增加。
6.牛顿摩擦定律: 单位面积上的摩擦力为:摩擦力为:此式即为牛顿摩擦定律公式。
其中:μ为动力粘度,表征流体抵抗变形的能力,它和密度的比值称为流体的运动粘3/g N m γρ=pVV p V V pd d 1d /d -=-=β21d 1d /d d p V m NV p pρβρ=-=hUμτ=dydu A h U AA T μμτ===ρμν=度ν摩擦力是成对出现的,流体所受的摩擦力总与相对运动速度相反。
为使公式中的τ值既能反映大小,又可表示方向,必须规定:公式中的τ是靠近坐标原点一侧(即t -t 线以下)的流体所受的摩擦应力,其大小为μ du/dy ,方向由du/dy 的符号决定,为正时τ与u 同向,为负时τ与u 反向,显然,对下图所示的流动,τ>0, 即t —t 线以下的流体Ⅰ受上部流体Ⅱ拖动,而Ⅱ受Ⅰ的阻滞。
粘性受温度影响明显:气体粘性:分子热运动, 温度升高,粘性增加;液体粘性:分子间吸引力,温度升高,粘性下降。
7.理想流体:粘性系数很小,可以忽略粘性的流体 ,第二章 流体静力学1.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。
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质量力:是流体质点受某种力场的作用而具有的力,它的大小与流体的质量成正比。
单位质量力:单位质量流体所受到的质量力。
在非惯性系中,质量力除了重力外还包括惯性力。
惯性力: 单位质量力的惯性力分力: 2.流体静压强的两个特性 :方向性(流体静压力的方向总是沿着作用面的法线方向);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,仅取决于作用点的空间位置。
3.等压面:在平衡流体中,压力相等的各点所组成的面称为等压面。
在等压面上d p =0。
因流体密度ρ≠0,可得等压面微分方程:X d x +Y d y +Z d z =0等压面具有以下两个重要特性:特性一,在平衡的流体中,通过任意一点的等压面,必与该点所受的质量力互相垂直。
特性二,当两种互不相混的液体处于平衡时,它们的分界面必为等压面。
4.重力场中流体静力学基本方程:适用条件:作用在流体上的质量力只有重力;均匀的不可压缩流体.0=μa m F m-=af m-=在重力场中X =0, Y =0, Z =-g=, 即:cp z p z =+=+γγ2211;在静力学基本方程式 中,各项都为长度量纲,称为水头(液柱高)。
z 表示位置水头;γp表示压强水头;γpz +表示静水头也称为测压管水头。
在重力场中,平衡流体各点的静水头 相等,测压管水头线是一条水平线。
测压管水头的含义:在有液体的容器壁选定测点,垂直于壁面打孔,接出一端开口与大气相通的玻璃管,即为测压管。
能量意义:z 表示位置势能;γp表示压强势能;γpz +表示总势能。
位置势能与压强势能可以互相转换,但它们之和——总势能是保持不变的,并可以相互转化5.确定等压面的原则:在重力场中,静止、同种、连续的流体中,水平面是等压面。
6.常用的液柱高度单位有米水柱(m H 2O )、毫米汞柱(mm Hg )等帕斯卡原理: 在重力作用下不可压缩流体表面上的压强,将以同一数值沿各个方向传递到流体中的所有流体质点,7.绝对压强:以完全真空为零点,记为 p;相对压强(表压):以当地大气压 p a 为零点,记为 p g 两者的关系为: p=p g + p a 真空度:相对压强为负值时,其绝对值称为真空压强。
今后讨论压强一般指相对压强,省略下标,记为 p ,若指绝对压强则特别注明。
8.液体相对平衡,就是指液体质点之间没有相对运动,但盛装液体的容器却对地面上的固定坐标系有相对运动的状态。
原理:达朗伯原理。
这时流体处于惯性运动状态,流体平衡微分方程仍适用。
基本方程: d p =ρ(X d x +Y d y +Z d z )()Zdz Ydy Xdx dp ++=ρρcpz =+γhp p γ+=0cpz =+γ0=+∑a F ghp p ρ+=09.静止液体对壁面的作用力:(要会计算)作用在平面上的总压力:总压力大小为:P作用在平面上的总压力的作用点:区别h c和y c几点结论:平面上静水压强的平均值为作用面(平面图形)形心处的压强。
总压力大小等于作用面形心 C 处的压强p C 乘上作用面的面积A .平面上均匀分布力的合力作用点将是其形心,而静压强分布是不均匀的,浸没在液面下越深,压强越大所以总压力作用点位于作用面形心以下。
在计算中压强取相对压强。
10.作用在曲面(柱面)上的总压力:总压力的作用点确定方法:水平分力P x的作用线通过A x的压力中心;铅垂分力P z的作用线通过V p的重心;总压力P的作用线由P x、P z的交点和确定;将P的作用线延长至受压面,其交点即为总压力在曲面上的作用点。
AhC⋅=γAyIyyCCCD+=arctan pxpzFFθ=第三章:流体运动学1.流场:充满运动流体的空间2.研究流体运动的方法:拉格朗日法和欧拉法。
拉格朗日法是着眼于流体质点,先跟踪个别流体质点,然后将流场中所有质点的运动情况综合起来,就得到所有流体质点的运动;(跟踪)欧拉法着眼于流场中的空间点,用同一时刻所有点上的运动情况来描述流体质点的运动(布哨)3.定常流动和非定常流动流场中各点的流动参数与时间无关的流动称为定常流动。
4.迹线与流线。
迹线就是流体质点的运动轨迹。
迹线只与流体质点有关,对不同的质点,迹线的形状可能不同;流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线流线具有以下两个特点:①非定常流动时,流线的形状随时间改变;定常流动时,其形状不随时间改变。
②流线是一条光滑曲线。
流线之间不能相交。
5. 流管、流束及总流流管:在流场中作一条与流线不重合的封闭曲线,则通过该曲线上所有点的流线组成的管状表面就称为流管流束:流管中的所有流体称为流束。
总流:流动边界所有流束的总和称为总流6.湿周、水力半径、水力直径总流的过流断面上,流体与固体接触的长度称为湿周,用χ表示。
总流过流断面的面积A与湿周χ之比称为水力半径R,水力半径的4倍称为水力直径。
d i =4A/χ=4R7.流量:单位时间穿过该曲面的流体体积8.平均速度:体积流量与断面面积之比AQv =为断面平均流速,它是过水断面上不均匀流速u(瞬时速度)的一个平均值9.系统和控制体众多流体质点的集合称为系统。
系统一经确定,它所包含的流体质点都将确定。
控制体是指流场中某一确定的空间。
10.总流的连续性方程:有旋流动:角速度不为0;无旋流动:角速度为011.流体微团的运动一般可分解为平动、转动和变形运动等三部分。
第四章 流体动力学基础 1.伯努里方程:是流体力学中最常用的公式之一,但在使用时,应注意其限制条件:① 理想不可压缩流体;② 作定常流动;③ 作用于流体上的质量力只有重力;④ 沿同一条流线(或微小流束)。
0=++zu y u x u zy x ∂∂∂∂∂∂gu p z g u p z 2222222111++=++γγ伯努里方程是能量守恒原理在流体力学中的具体体现,故被称之为能量方程。
总机械能不变,并不是各部分能量都保持不变。
三种形式的能量可以各有消长,相互转换,但总量不会增减。
伯努里方程在流线上成立,也可认为在微元流上成立,所以伯努里方程也就是理想流体定常微元流的能量方程。
伯努里方程可理解为:微元流的任意两个过水断面的单位总机械能相等。
由于是定常流,通过微元流各过水断面的质量流量相同,所以在单位时间里通过各过水断面的总机械能(即能量流量)也相等。
2.沿流线法线方向压力和速度的变化:当流线的曲率半径很大或流体之间的夹角很小时,流线近似为平行直线,这样的流动称为缓变流,否则称为急变流。
缓变流任意过流截面上流体静压力的分布规律与平衡流体中的相同,z+p/γ=常数3.总流伯诺里方程: 应用条件:① 不可压缩流体;② 作定常流动;③重力场中;④ 缓变流截面。
⑤中途无流量出、入,如有方程式仍近似成立。
⑥中途无能量出、入。
若流体是粘性,则4.孔口出流:5.动量方程的应用及计算P129第五章 粘性流体流动及阻力1.沿程阻力及沿程损失:沿程阻力是指流体在过流断面沿程不变的均匀流道中所受的流动阻力。
由此所发生的能量损失称为沿程损失。
wh gv p z H g v p z +++=+++2222222111γγwh g v p z g v p z +++=++2222222111γγgvd l h f22λ=2.局部阻力及局部损失:局部阻力是指流体流过局部装置(如阀门、弯头、断面突然变化的流道等)时,也就是发生3.雷诺数:,μ为动力粘度d 是圆管直径,v 是断面平均流速,ν是流体的运动粘性系数(分母)。
小雷诺数流动趋于稳定,而大雷诺数流动稳定性差,容易发生紊流现象。
4.圆管中恒定流动的流态转化仅取决于雷诺数5.流体具有两种流动状态。
当速度变化时,这两种流态可以互相转化,对应的两个转变速度Vc’和Vc,分别为上临界速度和下临界速度。
当V≦Vc时,为层流;当V≧Vc’时,为紊流。
6.流体在圆管中的层流速度分布:r表示距圆管中心处的距离,i表示单位管长的沿程损失,即水力坡度。
此公式表明,速度沿半径方向是按二次规律变化,速度分布是一个旋转抛物面。
7.圆管中的层流流动:圆管层流中心处的最大速度等于平均速度的两倍;平均速度v=;沿程阻力损失:;(),λ为沿程阻力系数。