流体力学复习资料
《流体力学》复习资料
一、填空题1、液体的动力粘性系数随温度的而减小,牛顿流体是指切应力与成的流体。
2、欧拉法中,流体的加速度包括和两种,如果流场中时变加速度为零,则称流动为,否则,流动称为。
3、雷诺实验揭示了流体流动存在层流和两种流态,并可用来判别流态。
4、一般管路中的损失,是由和两部分构成,在定常紊流中,沿程水头损失与流速的成,所谓的长管是指比小得多,可以忽略不计。
5、已知三维流场的速度分布为:0vtxu,试求t=0时刻,经过=wy,4,2=+=点(1,1)的流线方程;点(1,1)处的加速为。
6、平面流动速度分布为:22y=,byu-ax=,如果流体不可压缩,试-v-xy求a= ;b= 。
7、子弹在15摄氏度的大气中飞行,如果子弹头部的马赫角为45度,已知音波速度为340m/s子弹的飞行速度为。
8、管道截面的变化、及壁面的热交换,都会对一元可压缩流动产生影响。
9、自由面上的压强的任何变化,都会地传递到液体中的任何一点,这就是由斯卡定律。
10、液体在相对静止时,液体在重力、、和压力的联合作用下保持平衡。
11、从海平面到11km处是,该层内温度随高度线性地。
12、平面壁所受到的液体的总压力的大小等于的表压强与面积的乘积。
13、水头损失可分为两种类型:和。
14、在工程实践中,通常认为,当管流的雷诺数超过,流态属于紊流。
15、在工程实际中,如果管道比较长,沿程损失远大于局部损失,局部损失可以忽略,这种管在水力学中称为。
16、紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式,比旋转抛物面要均匀得多,这主要是因为脉动速度使流体质点之间发生强烈的,使速度分布趋于均匀。
17、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,耗散一部分,这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。
18、流动相似指的是两个流动系统所有对应点的对应物理量之比相等,具体地说,就是要满足,、和。
19、自由面上的压强的任何变化,都会地传递到液体中的任何一点,这就是由斯卡定律。
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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流体力学重点知识汇总编者:翟冬毅韩冠宇武红李姗姗孙荣耀柯慧宇刘培放高士奇(以编写的章节排序)第一章连续介质假设:连续介质假设的概念认为流体是由流体质点连续的、没有空隙的充满了流体所在的整个空间的连续介质。
质点(流体微团):流体质点,是指微观上充分大、宏观上充分小的分子团。
粘滞性及其影响因素:对于流动着的流体,若流体质点之间因相对运动的存在,而产生内摩擦力以抵抗其相对运动的性质,称为流体的粘滞性,所产生的内摩擦力也称为粘滞力,或粘性力。
切应力和牛顿内摩擦定律:(1-14)、(1-15)动力粘性系数:μ在国际单位制中单位是Pa·s或N·s/m2,单位中由于含有动力学量纲,一般称为动力粘性系数运动粘性系数:运动粘性系数ν是动力粘性系数μ与流体密度ρ的比值。
梯度与变形的关系:牛顿内摩擦定律(1-14)中反映相对运动的流速梯度du/dt,实际上表示了流体微团的剪切变形速度。
作用力分类:按物理性质,分为惯性力、重力、弹性力、粘滞力、表面张力等;按作用方式,分质量力和表面力两种。
质量力是作用于流体的你每一个质点上,并与被作用的流体的质量成比例的力。
表面力是作用于流体的表面上,并与被作用的表面面积成比例的力。
第二章流体静压强特性:1.作用方向垂直并指向作用面。
2.静止流体内任意一点的流体静压强的大小与其作用面的方位无关,任意一点的流体静压强在各个方向上相等。
等压面性质:1.在平衡流体中等压面就是等势面。
2. 在平衡流体中等压面与质量力正交。
Z:位置水头,又代表位置势能,简称位能。
P/ᵨg:压强水头,又代表压强势能,简称压能。
(P/ᵨg+Z):测压管水头,为常数。
绝对压强=相对压强+大气压强:p’=p+p a真空压强(真空度):pv=pa- p’静压强分布图:1.按一定的比例,用线段的长度代表静水压强大小。
2.用箭头表示静水压强的方向。
压力体:1.受液体作用的曲面本身。
2.自由液面或自由液面的延长面。
流体力学复习资料【最新】
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.迹线:同一质点在不同时刻所占有的空间位置联成的空间曲线称为迹线。
2.定常流动:液体流动时,若流体中任何一点的压力,速度和密度都不随时间变化,则这种流动就称为定常流动。
3.沿程阻力:流体在均匀流段上产生的流动阻力,称为沿程阻力。
4.量纲:量纲是指物理量的性质和类别。
5.体积模量:6.流动相似:两个流动相应点上的同名物理量具有各自固定的比例,则这两个流动就是相似的。
7.纲和谐原理:8.湍流:流体质点的远动轨迹是极不规则的,各部分相互混杂,这种流动状态称为紊流。
9.局部阻力:由于流体速度或方向的变化,导致流体剧烈冲击,由于涡流和速度重新分布而产生的阻力。
10.层流:液体层间有规则的流动状态称为层流。
11.渐变流:流线之间的夹角β很小、流线的曲率半径r很大的近乎平行直线的流动。
12.淹没出流:容器中的液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间。
13.薄壁孔口:出流流股与孔口接触只有一条周线,这种条件的孔口称为薄壁孔口。
14.动能修正系数:15.流管:在流场内,取任意非流线的封闭曲线L,经此曲线上全部点做流线,这些流线组成的管状流面,称为流管。
简答题1.什么是等压面等压面的条件是什么等压面是指流体中压强相等的各点所组成的面。
只有重力作用下的等压面应满足的条件是:静止、连通、连续均质流体、同一水平面。
2.流线的定义性质。
流线的定义:在某一时刻,个点的切线方向与通过该点的流体质点的流速方向重合的空间去曲线。
流线的性质:a、同一时刻的不同流线,不能相交。
b、流线不能是折线,而是一条光滑的曲线或直线。
c、流线越密处,流速越大,流线越稀处,流速越小。
4.试简要回答缓变流的定义及其两个主要特性。
缓变流(渐变流):流线之间的夹角β很小、流线的曲率半径r很大的近乎平行直线的流动。
特性:5.试简要阐述局部能量损失的定义及大致分类。
6.简述孔口出流的分类情况。
按孔口直径D和孔口形心在液面下深度H分为大孔口和小孔口;按水头随时间变化,分为恒定出流和非恒定出流;按壁厚,分为薄壁孔口和厚壁孔口;按出流空间状况,分为自由出流和淹没出流。
流体力学总复习
流体⼒学总复习流体⼒学总复习1.流体连续介质假设,流体的易变形性,粘性,可压缩性2.流体的主要⼒学性质:粘性,压缩性和表⾯张⼒。
3.粘度⼀般不随压⼒变化;对于⽓体温度升⾼则粘度变⼤;对于液体温度升⾼则粘度变⼩。
4.流体的压缩性温度不变时,流体的体积随压强升⾼⽽缩⼩的性质。
5.流体的热膨胀性压⼒不变时,流体的体积随温度升⾼⽽增⼤的性质。
6.不可压缩流体的概念所有的流体均具有可压缩性,只不过液体压缩性很⼩,⽓体的压缩性⼤。
实际⼯程中,对于那些在整个流动过程中压⼒及温度变化不是很⼤,以致流体的密度变化可以忽略不计的问题,不论是液体或是⽓体,假设其密度为常数,并称其为不可压缩流体。
7.⽜顿内摩擦定律,τ=µ*du/dy。
上式说明流体在流动过程中流体层间所产⽣的剪应⼒与法向速度梯度成正⽐,与压⼒⽆关。
流体的这⼀规律与固体表⾯的摩擦⼒规律不同。
符合⽜顿切应⼒公式者为⽜顿流体,如⽔,空⽓;不符合⽜顿切应⼒公式者为⾮⽜顿流体,如油漆,⾼分⼦化合物液体。
8.粘性系数为零的流体称为理想流体,是⼀种假想的流体。
9.⼯程中常⽤运动粘度代替,10.黏性流体与理想流体之分。
⾃然界存在的实际流体都具有黏性,因此实际流体都是黏性流体;若黏性可以忽略不计,则称之为理想流体,即不具有黏性的流体为理想流体。
11.影响黏度的主要因素(1) 温度的影响A. 对于液体,其黏度随温度的升⾼⽽减少。
原因为:液体分⼦的黏性主要来源于分⼦间内聚⼒,温度升⾼时,液体分⼦间距离增⼤,内聚⼒随之下降⽽使黏度下降。
B. 对于⽓体,其黏度随温度的升⾼⽽增⼤。
原因为:⽓体黏性的主要原因是分⼦的热运动,温度升⾼时,⽓体分⼦的热运动加剧,层间分⼦交换频繁,因此⽓体黏度增⼤。
(2) 压强的影响通常压强下,压强对流体黏度的影响很⼩,可以忽略不计。
但在⾼压强下,流体,⽆论是液体还是⽓体,其黏度都随压强的增⼤⽽增⼤。
12.液体的⾃由表⾯存在表⾯张⼒,表⾯张⼒是液体分⼦间吸引⼒的宏观表现。
流体力学复习资料
材控二班复习资料一.基本概念1.流线和迹线:迹线就是流体质点的运动轨迹线。
其特点是:对于每一个质点都有一个运动轨迹,所以迹线是一族曲线,而且迹线只随质点不同而异,与时间无关。
流线在同一瞬时流场中连续的不同位置点的流动方向线。
其特征是:1).非稳定流时,经过同一点的流线其空间方位和形状是随时间改变的。
2).稳定流时,同一点的流线始终保持不变,且流线上质点的迹线与流线重合。
(19页)2.牛顿流体和非牛顿流体:根据牛顿粘性定律dyd xyx υητ-= , 切应力τyx对速度梯dy d x υ-作图,应得到一条通过原点的直线,具有这种特性的流体称为牛顿流体。
对于不符合牛顿粘性定律的流体,称为非牛顿流体。
(13页)3.速度边界层,温度边界层和扩散边界层:流体在绕流过固体壁面流动是紧靠固体壁面形成速度梯度较大的流体薄层称为边界层,即速度边界层。
导热时形成的温度梯度较大的薄层即为温度边界层。
扩散时形成的浓度梯度较大的薄层即为扩散边界层。
(64页)4.雷诺数(Re ): 粘性力惯性力===D D υηρυηρυ22Re )速(是流体在圆管内平均流其中s m υ D 是圆管内径(m ) )力粘性系数(是流体的动力粘度或动s Pa •η Re 是惯性力与粘性力的比值,是流体流动中状态的判断准则。
(48页) 5.施密特数(Sc ):DDSc ρην== 其中D 是质量扩散率(m 2) Sc 是分子动量扩散与分子质量扩散率的比值。
(208页)6.普朗特数(Pr ):热量传输能力动量传输能力===λρνp c aPr 其中a 是热扩散率(s m 2))是必定压热容(12--︒••C m W c P Pr 是流体的无因次组合,又称物性准数。
表示流体动量传输能力与热量传输能力之比。
表示流体的导热热阻与对流热阻之比。
(137页) 7.努赛尔数(Nu ): 对流热阻导热热阻===λλλα1l l Nu Nu 是被决定准数,反映了对流换热在边界上的特征。
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内的一个物理实体,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内聚力极小,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:物体对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内部呈现内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。
内摩擦力或黏滞力:由于流体变形〔或不同层的相对运动〕,而引起的流体内质点间的反向作用力。
F :内摩擦力;=du F A dyμ±。
τ:单位面积上的内摩擦力或切应力〔N/m ²〕;==F du A dyτμ±。
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*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℃时流出一样体积蒸馏水所需时间T2之比。
1t 2T E T =。
牛顿流体:服从牛顿内摩擦定律的流体〔水、大局部轻油、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内聚力造成的。
压力不是特别高时,压力对动力黏度的影响很小,并且与压力的变化根本是线性关系,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。
流体力学期末复习资料
流体⼒学期末复习资料1、流体运动粘度的国际单位为m^2/s 。
2、流体流动中的机械能损失分为沿程损失和局部损失两⼤类。
3、当压⼒体与液体在曲⾯的同侧时,为实压⼒体。
4、静⽔压⼒的压⼒中⼼总是在受压平⾯形⼼的下⽅。
5、圆管层流流动中,其断⾯上切应⼒分布与管⼦半径的关系为线性关系。
6、当流动处于紊流光滑区时,其沿程⽔头损失与断⾯平均流速的1.75 次⽅成正⽐。
7、当流动处于湍流粗糙区时,其沿程⽔头损失与断⾯平均流速的2 次⽅成正⽐。
8、圆管层流流动中,其断⾯平均流速与最⼤流速的⽐值为1/2 。
9、⽔击压强与管道内流动速度成正⽐关系。
10、减轻有压管路中⽔击危害的措施⼀般有:延长阀门关闭时间, 采⽤过载保护,可能时减低馆内流速。
11、圆管层流流动中,其断⾯上流速分布与管⼦半径的关系为⼆次抛物线。
12、采⽤欧拉法描述流体流动时,流体质点的加速度由当地加速度和迁移加速度组成。
13流体微团的运动可以分解为:平移运动、线变形运动、⾓变形运动、旋转运动。
14、教材中介绍的基本平⾯势流分别为:点源、点汇、点涡、均匀直线流。
15、螺旋流是由点涡和点汇两种基本势流所组成。
16、绕圆柱体⽆环量流动是由偶极流和平⾯均匀流两种势流所组成。
17、流动阻⼒分为压差阻⼒和摩擦阻⼒。
18、层流底层的厚度与雷诺数成反⽐。
19、⽔击波分为直接⽔击波和间接⽔击波。
20、描述流体运动的两种⽅法为欧拉法和拉格朗⽇法。
21、尼古拉兹试验曲线在对数坐标中的图像分为5个区域,它们依次为:层流层、层流到紊流过渡区、紊流区、紊流⽔⼒粗糙管过渡区、紊流⽔⼒粗糙管平⽅阻⼒区。
22、绕流物体的阻⼒由摩擦阻⼒和压差阻⼒两部分组成。
⼆、名词解释1、流体:在任何微⼩剪⼒的持续作⽤下能够连续不断变形的物质2、⽜顿流体:把在作剪切运动时满⾜⽜顿内摩擦定律的流体称为⽜顿流体。
3、等压⾯:在流体中,压强相等的各点所组成的⾯称为等压⾯。
4、流线:流线是某⼀瞬时在流场中所作的⼀条曲线,在这条曲线上的各流体的速度⽅向都与该曲线相切。
流体力学复习要点
第一章1、连续介质假设:把流体当作是由密集质点构成的、内部无间隙的连续体来研究。
2、表面力:通过直接接触,作用在所取流体表面上的力,简称面力。
3、质量力:作用在所取流体体积内每个质点上的力。
因力的大小与流体质量成比例,故称质量力。
4、流体密度:单位体积内流体所具有的质量称为密度。
5、流体重度:单位体积内流体所具有的重量称为重度。
6、黏性:流体微团发生相对运动运动时,产生的一种抵抗变形、阻碍流动的性质。
7、可压缩性:流体受压、体积缩小,密度增大,除去外力后能恢复原状的性质。
8、理想流体:一种设想的均匀的无黏性而不可压缩的流体,这种流体的密度在流体运动中的个别变化为零,速度散度也为零。
8、实际流体:有黏性、可压缩的流体。
9、流体:液体和气体合称流体。
流体的基本特征是具有流动性。
10、流动性:流体在微小剪应力作用下,连续变形的特性。
11、固体没有流动性,流动性是区别流体和固体的力学特征。
12、流体力学的研究方法大体分为理论方法、数值方法、实验方法三种。
简答:水的黏度随温度升高而减小,因为液体分子间的距离很小,分子间的引力即黏聚力,是形成黏性的主要因素,温度升高,分子间距离增大,黏聚力减小,黏度随之减小;空气的黏度随温度的升高而增大,因为气体分子间的距离远大于液体,分子热运动引起的动量交换,是形成黏性的主要因素,温度升高,分子热运动加剧,动量变换加大,黏度随之增大。
牛顿内摩擦力产生条件:流体微团的相对运动。
第二章1、绝对静止:以地球作为惯性参考坐标系,当流体相对于惯性坐标系静止时,称流体处于……2、相对静止:以地球作为惯性参考坐标系,当流体相对于非惯性坐标系静止时……3、静压强两个特征:应力的方向沿作用面的内法线方向;静压强的大小与作用面方位无关。
4、等压面:压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)称为等压面。
5、自由液面:可以自由流动的液面称为自由液面。
6、绝对压强:是以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强,pabs7、相对压强:是以当地大气压为基准起算的压强,p8、真空度:指绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值,pv。
工程流体力学复习知识总结
一、是非题.1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面. (错误)2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
(正确)3.附面层分离只能发生在增压减速区。
(正确)4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少. (错误)5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
(错误)6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数. (正确)7.流体的静压是指流体的点静压。
(正确)8.流线和等势线一定正交. (正确)9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动. (正确)10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。
(正确)11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
(正确)12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。
(正确)13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心. (正确)14.相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量. (正确)15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
(正确)16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
(错误)17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。
(错误 )18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。
(错误)二、填空题。
1、1mmH2O= 9.807 Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。
3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时惯性力与粘性力的对比关系.5、流量Q1和Q2,阻抗为S1和S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q为,总阻抗S为.串联后总管路的流量Q为,总阻抗S为.6、流体紊流运动的特征是脉动现像,处理方法是时均法 .7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力和局部阻力 .8、流体微团的基本运动形式有:平移运动、旋转流动和变形运动。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,他反映了惯性力与弹性力的相对比值。
10、稳定流动的流线与迹线重合。
流体力学复习提纲
《流体力学》复习提纲第一部分:基本知识第一章 流体及其主要物理性质1. 流体的概念。
2. 连续介质假设的内容,质点的概念。
3. 液体和气体相对密度的定义。
4. 密度、重度、相度密度的相互计算。
5. 体积压缩系数和体积膨胀系数的定义,写出其数学表达式。
6. 动力粘度与运动粘度的相互计算、粘度的国际单位和物理单位及单位换算。
7. 作用在流体上的力的分类:分为质量力和表面力两大类。
8. 温度对液体和气体粘性的影响规律。
9. 什么是理想流体和实际流体。
10. 牛顿内摩擦定律的内容及其两种数学表达式。
重点习题:1-1,1-4,1-5,第二章 流体静力学1. 静压强的两个重要特性是什么?2. 欧拉平衡方程及其全微分形式3. 绝对压力、相对压力(表压力)、真空度三种压力的概念。
4. 工程大气压和标准大气压的区别。
5. 静力学基本方程C pz =+γ中每一项的几何意义和物理意义是什么?6. 绝对静止和两种典型的相对静止流体(等加速水平运动和绕轴等角速旋转运动)中的压力分布规律和等压面的形状。
7. 液式测压计的计算。
8. 掌握静止流体作用在平面和曲面上的总压力的计算方法(包括总压力的大小﹑方向和作用点)等,会进行有关计算。
重点习题:2-6,2-9,2-18,2-19第三章 流体运动学与动力学基础1. 研究流体运动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法。
2. 欧拉法表示的质点加速度公式3. 定常流与非定常流的概念4. 流线与迹线的概念5. 流量的概念及三种流量表示方法及相互换算。
6. 欧拉运动方程7. 实际流体总流伯努利方程的三条水头线的画法和意义8. 水力坡降的概念。
9. 实际流体总流伯努利方程。
10. 节流式流量计的工作原理是什么?11. 理解测速管(或皮托管)的原理和用途。
12. 泵的扬程H 的概念及其与泵有效功率泵N 的关系?13. 连续性方程反映了什么物理基本原理?质量守恒定律14. 掌握连续方程﹑总流伯努利方程和动量方程的应用,动量方程部分应会进行弯管、渐缩管和平板等受力的计算。
《流体力学》各章节复习要点
《流体力学》各章节复习要点第一章:流体力学基本概念1.流体力学的研究对象是流体运动的性质、规律和力学行为。
2.流体和固体的区别,流体的分类和性质。
3.流体的基本力学性质,包括压强、密度和粘度等。
4.流体的运动描述,包括质点、流线、流管和速度场等概念。
5.流体的变形和应力,包括剪切应力、正应力、黏性和流变性等。
第二章:流体静力学1.流体静压力的基本特征,流体静力学方程和压强的传递规律。
2.流体的浮力,浸没体和浮力的计算方法。
3.子液面、大气压和液体柱的压强和压力计的应用。
4.流体的液面,压强分布和压力容器。
第三章:流体动力学基本方程1.流体运动描述的方法,包括拉格朗日方法和欧拉方法。
2.质点、质点流函数和速度场等的关系。
3.流体的基本方程,包括连续性方程、动量方程和能量方程。
4.流体的不可压缩性和可压缩性假设。
第四章:定常流动和流动的形态1.定常流动和非定常流动的概念和特点。
2.流体流动的形态,包括层流和紊流。
3.流体的压强分布和速度分布。
4.流体的速度分布和速度云。
第五章:流体的动能和势能1.流体的动能、动能方程和功率。
2.流体的势能、势能方程和能率。
3.流体的势能和扬程。
第六章:粘性流体力学基本方程1.粘性流体的三个基本性质,包括黏性、切变应力和流变规律。
2.线性流体的黏性流动,包括牛顿黏性流体模型和黏性损失。
3.非线性流体的黏性流动,包括非牛顿流体和粘弹性流体。
第七章:边界层流动1.边界层的概念和特点。
2.压强分布和速度分布的边界层。
3.边界层和物体间的摩擦阻力。
第八章:维持边界层流动的力1.维持边界层流动的作用力,包括压力梯度、粘性力和凸面力。
2.维持边界层流动的条件和影响因素。
第九章:相似定律和模型试验1.流体力学中的相似原理和相似定律。
2.物理模型和模型试验的概念和应用。
第十章:流体力学的应用1.流体力学在水利工程中的应用,包括水力学、河流动力学和波动力学等。
2.流体力学在能源领域中的应用,包括风力发电和水力发电等。
流体力学复习知识点
复习要点1、流体的控制方程离散方法,FLUENT 软件中控制方程采用的离散方法2、计算流体力学软件的结构3、结构化网格与非结构化网格概念、分类4、Gambit 中单位,用FLUENT 求解步骤、默认的求解模型(层流)、默认非稳太对流扩散格式(隐式)5、流体的粘(黏)性、粘度(绝对粘度、运动粘度),流体分类6、绝对压强、相对压强与真空度7、液体的表面张力及简单计算8、研究流体运动的方法[拉格朗日法(Lagrange )、欧拉法(Euler )] 9、定常流动、非定常流动,层流、湍流概念及判别(雷诺数:νμρLVLV ==Re ,对于圆管内流动,特征长度L 取圆管的直径d 。
一般认为临界雷诺数为2320,即:νVd=Re )10、连续方程及简单应用计算11、运动(动量)方程(N-S 方程及欧拉方程) 12、能量方程(伯努利方程及各项物理意义) 13、流体流动的控制方程的通用形式14、湍流流场的重要的物理特征(随机及脉动) 15、雷诺方程(Reynolds 时均运动方程)16、时均湍流模型(根据对雷诺应力做出的假定或处理方式的不同,目前常用的湍流模型可分为雷诺应力类模型和湍动粘度类模型) 17、雷诺应力类模型(①雷诺应力方程模型。
②代数应力方程模型。
) 18、湍动粘度类模型(零方程模型、一方程模型、两方程模型) 19、标准 εκ-方程模型、RNG εκ-模型与Realizable εκ-模型特点20、近壁区流动的特点(壁面区可分为3个子层:①粘性底层②过渡层。
③对数律层)21、壁面函数法(Wall Fucntion )思想 22、低Re 的 εκ-模型特点 23、雷诺应力模型(RSM )特点 24、湍流数值模拟分类湍流的数值模拟Euler 描写法Lagrange 描写法时均参数法大涡模拟直接模拟湍流粘性系统法雷诺应力模型零方程模型一方程模型二方程模型雷诺应力微分方程模型雷诺应力代数方程模型常数νt混合长度κ-τ模型κ- l 模型κ-ω模型κ-ε模型高Re 数+壁面函数法两层模型低Re 数模型非线性模型多尺度模型RNG 模型可实现模型25、大涡模拟(LES )思想26、流动与传热问题守恒形式的输运方程,其通用形式如下:()φφφρρφS grad div U div t+Γ=+∂∂→)()( 式中,第一项为瞬变项或时间项,第二项为对流项,第三项为扩散项,末项为源项!注:会写稳态时纯对流-扩散通用方程、稳态时纯扩散通用方程27、控制容积的两种取法28、用有限体积法建立离散方程的一般步骤29、非稳态扩散问题的有限体积法离散形式(隐式、半隐式、显示)30、TDMA(Tri-Diagonal Matrix Algorithm)特点及算法步骤31、离散格式的性质(守恒性、有界性及迁移性,Pe数概念)32、中心差分格式、迎风格式、混合格式、幂指数格式、QUICK格式(特点及描述)33、交错网格特点34、SIMPLE算法特点及程序框图35、SIMPLER算法特点及程序框图36、SIMPLEC算法特点37、PISO算法特点及程序框图38、几种算法在流场中应用(稳态与非稳态、分析题)。
流体力学资料复习整理
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。
流体力学考试复习资料
第二讲流体动力学基础【内容提要】流体运动的基本概念:恒定总流的连续性方程,恒定总流的能量方程【重点、难点】恒定总流的连续性方程和能量方程的运用。
【内容讲解】一、流体运动的基本概念(一)流线和迹线流线是在流场中画出的这样一条曲线:同一瞬时,线上各流体质点的速度矢量都与该曲线相切,这条曲线就称为该瞬时的一条流线。
由它确定该瞬时不同流体质点的流速方向。
流线的特征是在同一瞬时的不同流线一般情况下不能相交;流线也不能转折,只能是光滑的曲线。
迹线是某一流体质点在一段时间内运动的轨迹,迹线上各点的切线表示同一质点在不同时刻的速度方向。
(二)元流和总流在流场中任取一微小封闭曲线,通过曲线上的每一点均可作出一根流线,这些流线形成一管状封闭曲面称流管。
由于速度与流线相切,所以穿过流管侧表面的流体流动是不可能的。
这就是说位于流管中的流体有如被刚性的薄壁所限制。
流管中的液(气)流就是元流,元流的极限是一条流线。
总流是无限多元流的总和。
因此,在分析总流前,先分析元流流动,再将元流积分就可推广到总流。
与元流或总流的流线相垂直的截面称过流断面,用符号A表示其断面面积。
在流线平行时,过流断面为平面,流线不平行则过流断面为曲面。
(三)流量和断面平均流速(四)流动分类1.按流动是否随时间变化将流动分为恒定流和非恒定流。
若所有的运动要素(流速、压强等)均不随时间而改变称为恒定流。
反之,则为非恒定流。
恒定流中流线不随时间改变;流线与迹线相重合。
在本节中,我们只讨论恒定流。
2.按流动是否随空间变化将流动分为均匀流和非均匀流。
流线为平行直线的流动称为均匀流。
如等直径长管中的水流,其任一点的流速的大小和方向沿流线不变。
反之,流线不相平行或不是直线的流动称为非均匀流。
即任一点流速的大小或方向沿流线有变化。
在非均匀流中,当流线接近于平行直线,即各流线的曲率很小,而且流线间的夹角也很小的流动称为渐变流。
否则,就称为急变流。
渐变流和急变流没有明确的界限,往往由工程需要的精度来决定。
流体力学复习资料,亲自整理。
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。
流体力学复习要点(计算公式)
第一章 绪论单位质量力:mF f B m= 密度值:3mkg 1000=水ρ,3mkg13600=水银ρ,3mkg29.1=空气ρ牛顿内摩擦定律:剪切力:dy du μτ=, 内摩擦力:dy du A T μ= 动力粘度:ρυμ= 完全气体状态方程:RT P =ρ压缩系数:dpd 1dp dV 1ρρκ=-=V (Nm2) 膨胀系数:TTV V V d d 1d d 1ρρα-==(1/C ︒或1/K)第二章 流体静力学+流体平衡微分方程:01;01;01=∂∂-=∂∂-=∂∂-zp z y p Y x p X ρρρ 液体平衡全微分方程:)(zdz ydy xdx dp ++=ρ液体静力学基本方程:C =++=gp z gh p p 0ρρ或 绝对压强、相对压强与真空度:a abs P P P +=;v a abs P P P P -=-= 压强单位换算:水银柱水柱mm 73610/9800012===m m N at 2/1013251m N atm =注:hgPP →→ρ ; P N at →→2m /98000乘以 2/98000m N P a =平面上的静水总压力:(1)图算法 Sb P = 作用点e h y D +=αsin 1)()2(32121h h h h L e ++=若01=h ,则压强为三角形分布,32L e y D==注:①图算法适合于矩形平面;②计算静水压力首先绘制压强分布图,且用相对压强绘制。
(2)解析法A gh A p P c c ρ== 作用点Ay I y yC xc C D+= 矩形123bL Ixc= 圆形644d I xc π=曲面上的静水总压力: x c x c x A gh A p P ρ==;gV P z ρ= 总压力z x P P P+= 与水平面的夹角xzP P arctan=θ潜体和浮体的总压力:0=x P 排浮gV F P z ρ==第三章 流体动力学基础质点加速度的表达式⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a zz z y z x z z y z y y y x y y x z x y x x x x AQV Q Q Q Q Q G A====⎰断面平均流速重量流量质量流量体积流量g u d Am ρρ流体的运动微分方程:tz t y t x d du z p z d du y p Y d du x p X =∂∂-=∂∂-=∂∂-ρρρ1;1;1不可压缩流体的连续性微分方程 :0zu yu xu z y x=∂∂+∂∂+∂∂恒定元流的连续性方程:dQ A A ==2211d u d u 恒定总流的连续性方程:Q A A ==2211νν无粘性流体元流伯努利方程:g 2ug p z g 2u g p z 22222111++=++ρρ 粘性流体元流伯努利方程:w 22222111'h g2u g p z g 2u g p z +++=++ρρ恒定总流的伯努利方程:w 2222221111h g2g p z g 2g p z +++=++ναρναρ 气流伯努利方程:w 22212211P 2)()(2++=--++ρνρρρνP z z g Pa 有能量输入或输出的伯努力方程w 2222221111h g2g p z g 2g p z +++=±++ναρναρm H 总流的动量方程:()∑-=1122Q F νβνβρ 投影式⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=∑∑∑)()()(112211221122z z zy y y x x x v v Q F v V Q F v v Q F ββρββρββρ动能修正系数α:11.105.1Av dAu 33=-==⎰ααα,一般,较均匀流动A动量修正系数β:105.102.1Av dAu 22=-==⎰βββ,一般,较均匀流动A水力坡度dldh dl dH J w =-= 测压管水头线坡度dl dh dl dH J w p=-= 第四章 流动阻力和水头损失圆管沿程水头损失:gv d l h f22λ= ⎪⎭⎫ ⎝⎛==2g 8Re64C λλ;紊流层流 局部水头损失:gvh j22ξ=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧==-=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=-==-==0.15.015.0v v g 2v v h 1g 2v h 1g 2v h 12221j 2122222j 2211211j出入;管道出口注:管道入口)(用细管流速(突缩管—其余管用断面平均流速—弯管)()(,)(,突然扩大管ζζζζζζζA A A A A A 雷诺数:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======575R e e 2300d e d e c cR R c c υνυνυνυνR R R R R ,非圆管,圆管 流态判别⎪⎩⎪⎨⎧=><,流动为临界流为紊流,为层流,cc c Re Re 流动Re e 流动Re e R R 谢才公式:RJ C V = 谢才系数:λg C 8= ; 曼宁公式:611R n C =均匀流动方程式:lh gR gRJ f 0ρρτ== 圆管过流断面上剪应力分布:0ττr r =圆管层流:(1)流速分布式)r (r 4g u 220-=μρJ (2)最大流速20max r 4g u μρJ =(3)断面平均流速:2u v max = (4)Re 64=λ紊流剪应力包括:粘性剪应力和附加剪应力,即21τττ+=,dyu d x1μτ=,y x 2u u ''-=ρτ 紊流流速分布一般表达式:C +=Iny k1u*ν 非圆管当量直径:)4Re ;2(42υυλR v vd gv d l h R d e e fe ==== 绕流阻力: A U C D D 220ρ=第五章 孔口、管嘴出流和有压管流薄壁小孔口恒定出流: 02gH v ϕ=2gH A Q μ= 97.0=ϕ 62.0==ϕεμ AA c =ε-0H 作用水头,自由出流gv H H 22000α+=,若00≈v ,H H =0;淹没出流g v g v H H H 22222211210αα-+-=,若021≈≈v v ,H H H H =-=210孔口变水头出流:)(2221H H gA Ft -=μ,若02=H ,放空时间max1222Q V gA H Ft ==μ 圆柱形外管嘴恒定出流:02gH v n ϕ=;2gH A Q n μ=; 82.0==n n μϕ;μμ32.1=n ;075.0H gP v =ρ简单管道:5228,d g a a alQ h H f πλ=-==比阻,(62/m s )串联管道:ii ni i i ni i i i ni fi l a S Q S Q l a h H i ====∑∑∑===阻抗,12121并联管道:233322222111321,Q l a Q l a Q l a h h h f f f ==== 注:串联、并联管道有时需结合节点流量方程求解。
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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。
这就引入了“连续介质假定”。
)4、分别说明描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法,并掌握两种方法之间的变量的相互转换。
拉格朗日方法:在描述流体运动时,着眼于流点的运动状况的流动描述方法(或观点)称为拉格朗日方法(观点)。
其特点:着眼于流体质点,设法描述出每个流体质点自始至终的运动规律。
如,用河流中的随波漂流的浮标来观察河水的运动。
如,跟踪台风来观察台风路径。
如,气象上的小球测风,得到小球的运动轨迹,然后根据几何方法得出风向风速。
欧拉方法:在描述流体运动时,其着眼点不在运动流点上,而是在任意空间固定点上来考察流动状况。
特点:着眼于空间。
设法在空间中的每一点上描述出流体运动的变化状况。
如:固定的测风仪器测风。
如洋面上固定的浮标5、什么是局地变化、平流变化、个别变化?它们之间的关系如何?(a): …………称为个别变化(个别微商,物质微商,随体导数),表示流点在运动中它的速度随时间的变化。
即流点的加速度或拉格朗日方法的加速度。
(b) :局地变化(局地微商),表示固定空间点上速度随时间的变化。
即空间点上的加速度或欧拉方法的加速度。
(c) :……….称为(平流变化(迁移变化),表示沿着流点的运动方向速度分布不均匀引起的加速度。
它们之间的关系:拉氏加速度与欧氏加速度之差等于平流加速度。
6、迹线、流线?如何利用拉格朗日变量和欧拉变量写出其迹线和流线?1迹线的定义:就是流点在各时刻所行路经的轨迹线。
(或流点在空间运动时所描绘出来的曲线)。
(1)若以拉格朗日变量表示运动,则(1.6)就是迹线公式,将(1.6)消去t后就得到迹线方程。
(2)若以欧拉变量表示运动(1.7),那么如何写出迹线方程呢?首先:把欧拉变数转换成拉格朗日变数,即将x,y,z看作是t时刻某流点到达空间点的位置的坐标,它应该随t而变,其变化速率就是流点的速度 2流线的定义:所谓流线就是这样一种曲线,在某时刻曲线上的任意一点的切线方向,正好跟那一时刻该处的流速方向相重合。
同:两者都是反映流点运动方向的变化规律的几何图形。
异:(1)迹线方程中,t是唯一的自变量。
流线方程中,x,y,z是变量,积分时常把t当作已知参量对待。
(2)两者是具有不同内容和意义的曲线,不定常时,一般不重合。
定常时必重合。
7、涡度、散度、速度环流和形变率的定义和物理意义。
流体单位面积速度环流的极限值是量度流体旋转程度的物理量,故把公式称作涡度。
物理意义:是量度流体旋转程度的物理量;其值正好等于流点角速度的2倍;是一个局地极限概念,与刚体不同。
流体的散度其实就是单位体积的流体体积通量。
物理意义:(1)从欧拉的观点看(即1.52),散度是单位体积的流体体积通量。
当0>•∇→V时,称为源,表示该流点有向外流的流体体积通量。
(辐散)当0<•∇→V时,称为汇,表示有流体体积通量流向该流点。
(辐合)(2)另外,散度还反映了流点的体积的相对膨胀(或收缩)率。
(所谓率就是指单位时间的变化)。
这个数值称作速度环流,它表示了流体沿着闭合曲线流动的趋势。
,流体某点的涡度矢在某单位面元法向的分量就是单位面积速度环流的极限值。
流点的形变包括两种:法形变和切形变(或剪切形变)。
切形变的定义:如果流点考虑成微团或立方体素,当该小体素既无体积大小变化又无转动时所发生的形状变化,就称为切形变。
形变的物理意义:流点体积的膨胀(收缩)。
法形变率表示了x(y,z)轴线上线投元的相对伸长(缩短)率,是法线方向上的一种形变;又可以称为面形变率,表示了面积膨胀的速率。
切形变表示一个流体的体积不变,其他发生变化的物理量。
8、流体运动的势函数和流函数。
势函数存在的条件:无旋运动。
势函数的几何意义(1)从(1.69)可见,速度矢与等势面垂直。
(2)流动(或说速度矢)是从高位势流向低位势流函数是建立在二维运动XOY,且运动无辐散。
•习题第1、2、3题•例题第1、2、3题第二章基本方程1、流体运动的连续方程的理论依据是什么?质量守恒2、分别解释拉格朗日、欧拉型连续方程的物理意义。
拉氏观点的连续方程,它表明流速分布必须与密度变化按(2.2)相互约束,否则将破坏流体的连续介质假定。
欧拉观点的连续方程的物理意义:空间某点流体质量有净外流时,该点密度必然减少,反之。
可见,流动改变了流体质量的分布。
3、流体的质量通量、体积通量?4、什么是作用于流点的质量力、表面力?分别写出作用于单位质量流体块的质量力、单位面积流体块上的表面力的表达式。
质量力(体力)是作用于所有流点上的力,它与周围流点无关,常见的有:重力、万有引力、电磁力等。
在大气动力学中指重力。
是非接触力。
:面力(表面力)是与流体表面S 相接触的流体(或固体)作用于流体表面S 上的力。
如压力、粘性力、摩擦力。
5、什么是应力张量?它与应力矢之间的关系如何?三个矢量(三个坐标面上的应力)或9 个分量完全地描述了一点的应力状况。
,若三个坐标面上的应力矢量:px py pz 已知,则任一法向为n 的面上的应力矢可以按照(2.26)求出。
因此三个矢量px ,py ,pz ,或它们的共9 个分量的组合就完全描述了一点的应力状况。
称下面由9 个分量组成的张量为应力张量Р: P=?6、简述牛顿粘性定律。
流体中流点的应力和变形速度间的关系满足广义牛顿公式(2.36)的流体称为牛顿(粘性)流体7、写出理想流体的欧拉方程并解释各项的物理意义。
质量力:与运动之间是因果关系,质量力是“因”,运动是“果”。
压力梯度力:与运动互为因果关系。
压力梯度力可以导致流体运动状态的改变,流体运动状态的改变又可以引起压力的重新分布。
8、推导均匀不可压缩流体的静力方程,并用它来解释阿基米德定理。
不论是理想流体还是粘性流体,只要流体静止,就都满足上面方程。
上面第三分量的积分形式为:p = g+〉 (z)dz 是流体静止时的压力,它是深度的函数(此处已假设密度只是深度的函数)。
可压缩流体:不可压缩流体:压力只与深度有关。
9、什么是能量守恒方程?写出能量方程并说明各项的物理意义。
10、推导理想流体的动能方程并说明其物理意义。
11、推导理想不可压缩流体的伯努利方程。
•例题3、6、7、9、10•习题的第3、7题第三章相似原理与量纲分析1、流体力学中的相似通常可以分为几种?分别说明它们的物理定义1、几何相似:就是模型流场跟原型流场的“边界”几何形状要求相似,即对应部位的夹角相等,线段尺寸大小成常数比例。
2、时间相似如青藏高原对天气气候的影响,气候时间尺度长,(几十年),实验不可能那么长,可以比实际情况加快进行,也可以延缓进行(慢镜头),但要求同一点上的变化过程按同一时间比例进行。
3、运动相似:就是两流场对应点上的速度方向一致、大小呈常数比例。
4、动力相似:在运动相似的基础上,要求在两流场相应点上各动力学变量成同一常数比例。
2、何谓相似判据?相似的充要条件是什么?对于粘性不可压流体,当边界条件及初始条件满足几何相似的情况下,这四个数是否相等成为“模”与“原”是否动力学21(Re)(Re)=相似的判据,所以这四个数就是重力场作用下不可压缩流体的动力相似判据(相似判据)。
相似的充要条件记住公式即可。
3、简述概量、特征值和量纲的物理意义。
何谓量纲齐次性原理?在特定的物理现象和物理过程中,其物理量的数值总是变化在一定范围内(如气温,风速,水流。
),所以总可以引入一个所谓的“概量”来反映该物理量的一般大小、特征物理量(简称特征量、特征值)。
对某类特定的物理过程,引入最具有代表性最能表示该物理现象的某种物理特征数值,把这个物理特征数值称为该问题中相应的特征物理量,简称特征量、特征值。
4、引入概量或特征量后,如何表示任一具体的物理量?这样表示物理量有什么优点?5、简述把流体力学控制方程组写成无量纲形式后的优点。
6、两个流场特征相似的条件是什么?引入特征相似条件对判定流场相似有什么好处?7、写出特征雷诺数Re的定义及其物理意义。
并简述大雷诺数流体运动的特征。
8、写出特征弗罗特数Fr的定义及其物理意义。
•例题3和习题的第2题1、说明决定一个波动至少需要的独立波参数,并说明其物理意义。
2、什么是水面重力波、界面波?3、什么是空间波数矢,说明Kx、Ky、Kz与Lx、Ly、Lz的区别。
4、由水面重力波的闭合方程组说明水面重力波的成波原因。
5、什么是群速度?它与波速的区别是什么?1、何谓不可压缩流体?何谓正压/斜压流体?2、简述开尔文环流定理,并说明引起环流变化的作用因子。
3、简述引起流体涡度矢变化的物理因子。
第四章粘性流体缓慢运动1、斯托克斯(Stokes)流场?写出斯托克斯阻力公式。
2、已知小雷诺数流动方程组为:证明:(1)压力P为调和函数;(2)流函数Ψ(x,y,z)满足双调和方程。