流体力学考试复习资料考点(1)
第1、2章 流体力学复习提纲
第1章 流体力学 1.流体压强的表示方法 表压强=绝对压强-大气压强 真空度=大气压强-绝对压强=-(绝对压强-大气压强) ∴ 表压强=-真空度绝对零压压强的单位:SI 中为Pa ; 压强的几个单位间的换算关系:1atm=760mmHg=10.33mH 2O=1.01325×105Pa 1kgf/cm 2=1at=735.6mmHg=10mH 2O =9.81×104Pa2 .流体的粘性与粘度牛顿粘性定律dydu A F μτ-==:dydu 称为速度梯度。
粘度的单位:在SI 中为Pa.s ;在其它单位制中,用P (泊)和cP (厘泊)。
换算关系: 1Pa.s=10P=1000cP T ↑,μL ↓,μG ↑。
牛顿型流体与理想流体牛顿型流体:服从牛顿粘性定律的流体; 理想流体:流体的粘度μ=0的流体。
3 管中流动 3.1基本概念uA V s =或 管道截面积体积流量==A V u s或管道截面积质量流量==Aw V s s钢管的表示法: Φd 0×δ (mm ) d 0-管子外径,mm ;δ-壁厚,mm 。
管内径d i =d 0-2δ mm3.2 管中稳定流动连续性方程稳定流动情况下,单位时间内流进体系的流体质量等于流出体系的流体质量,即 222111A u A u w s ρρ==对于不可压缩流体,ρ=常数,则2211A u A u Q ==对于圆管,22221144d u d u ππ⨯=⨯即不可压缩流体在圆管内稳定流动时,流速与管道直径的平方成反比。
4 流体流动能量平衡 4.1稳定流动体系的能量平衡4.2 稳定流动体系能量方程(柏努利方程)gZ 1+p 1/ρ+u 12/2+we= gZ 2+p 2/ρ+u 22/2+∑h f (J/kg)gugpz HH fe 22∆+∆+∆=-∑ρ (m)式中:H e =w/g-泵所提供的压头(扬程),m ; 应用柏努利方程解题要点:1) 根据题意定出上游1-1,截面和下游2-2,截面;2) 两截面均应与流动方向垂直,并且两截面间的流体必须是连续的。
《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。
《流体力学考》考点重点知识归纳(最全)
《流体力学考》考点重点知识归纳1.流体元:就有线尺度的流体单元,称为流体“质元”,简称流体元。
流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。
2.流体质点:(流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律)(1)流体质点无线尺度,只做平移运动(2)流体质点不做随即热运动,只有在外力的作用下作宏观运动;(3)将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性;3.连续性介质模型的内容:根据流体指点概念和连续介质模型,每个流体质点具有确定的宏观物理量,当流体质点位于某空间点时,若将流体质点的物理量,可以建立物理的空间连续分布函数,根据物理学基本定律,可以建立物理量满足的微分方程,用数学连续函数理论求解这些方程,可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。
4.连续介质假设:假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。
5.牛顿的粘性定律表明:牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比,还表明对一定的流体,作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的,而不是由速度决定的:6.牛顿流体:动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。
7.分子的内聚力:当两层液体做相对运动时,两层液体的分子的平均距离加大,分子间的作用力变现为吸引力,这就是分子的内聚力。
液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层,漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动,表现为内摩擦力。
、流体在固体表面的不滑移条件:分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面,随固体一起运动或静止。
8.温度对粘度的影响:温度对流体的粘度影响很大。
液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度则相反,随温度的升高而增大。
压强对粘性的影响:压强的变化对粘度几乎没有什么影响,只有发生几百个大气压的变化时,粘度才有明显改变,高压时气体和液体的粘度增大。
9.描述流体运动的两种方法拉格朗日法:拉格朗日法又称为随体法。
它着眼于流体质点,跟随流体质点一起运动,记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律,跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。
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。
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。
流体力学复习要点(计算公式)
DDy Sx ePgh2gh1h2h1b L y CC DDy xPhc第一章绪论单位质量力:mF f B m密度值:3mkg 1000水,3mkg 13600水银,3mkg 29.1空气牛顿内摩擦定律:剪切力:dydu ,内摩擦力:dydu AT动力粘度:完全气体状态方程:RTP压缩系数:dpd 1dpdV 1V (Nm2)膨胀系数:TTVV Vd d 1d d 1(1/C或1/K)第二章流体静力学+流体平衡微分方程:1;01;01zp zyp Yxp X液体平衡全微分方程:)(zdz ydy xdx dp 液体静力学基本方程:Cgp zgh p p 0或绝对压强、相对压强与真空度:a abs P P P ;va abs P P P P压强单位换算:水银柱水柱mm 73610/9800012m mN at 2/1013251mN atm 注:hgP P;PN at 2m/98000乘以2/98000mN P a平面上的静水总压力:(1)图算法SbP作用点eh y D sin1)()2(32121h h h h L eρ若01h ,则压强为三角形分布,32L ey Dρ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,α且用相对压强绘制。
(2)解析法Agh Ap Pc c 作用点Ay Iy y C xcCD矩形123bLIxc圆形644d I xc曲面上的静水总压力:x c xc x A gh A p P ;gVP z总压力zx P P P与水平面的夹角xzP P arct an潜体和浮体的总压力:xP 排浮gV F P z 第三章流体动力学基础质点加速度的表达式zuuyu uxu u tu az u u y u u x u ut ua z uu y uu x uu t ua zzz y z xz zy zy y y x yyxzxyxxxxAQ VQ Q Q QQ GA断面平均流速重量流量质量流量体积流量g udA m流体的运动微分方程:tztytxd du zp zd du yp Yd du xp X1;1;1不可压缩流体的连续性微分方程:zu yu xu zy x 恒定元流的连续性方程:dQA A 2211d u d u 恒定总流的连续性方程:QA A 2211无粘性流体元流伯努利方程:g2u gp z g 2u gp z 22222111粘性流体元流伯努利方程:w22222111'h g2u gp z g2u gp z恒定总流的伯努利方程:w2222221111h g2gp z g2gp z 气流伯努利方程:w22212211P 2)()(2P z z g P a有能量输入或输出的伯努力方程w2222221111h g2gp z g2gp z m H 总流的动量方程:1122QF 投影式)()()(112211221122zzzy y y xx xv vQ F v V Q F v vQ F 动能修正系数:11.105.1Av dAu 33,一般,较均匀流动A 动量修正系数:105.102.1Av dAu 22,一般,较均匀流动A水力坡度dldh dldH Jw 测压管水头线坡度dldh dldHJw p第四章流动阻力和水头损失圆管沿程水头损失:gvd l h f222g 8Re64C;紊流层流局部水头损失:gvh j22.15.015.0v v g2v v h 1g2v h 1g2v h 12221j2122222j 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A A A A A A 雷诺数:575Re e 2300de deccRR ccR RR R R ,非圆管,圆管流态判别,流动为临界流为紊流,为层流,c c c Re Re流动Re e 流动Re eR R 谢才公式:RJC V 谢才系数:gC8; 曼宁公式:611R nC均匀流动方程式:lh gRgRJf 0圆管过流断面上剪应力分布:r r 圆管层流:(1)流速分布式)r (r 4g u22J (2)最大流速2maxr4g u J (3)断面平均流速:2u vmax (4)Re64紊流剪应力包括:粘性剪应力和附加剪应力,即21,dyu d x 1,yx 2u u 紊流流速分布一般表达式:CIny k1u*非圆管当量直径:)4Re;2(42Rv vd gvd l h R de e fe 绕流阻力:AU C D D220第五章孔口、管嘴出流和有压管流薄壁小孔口恒定出流:2gHv2gHA Q97.062.0AA c 0H 作用水头,自由出流gv HH 22,若00v ,HH;淹没出流gv g vH H H 2222221121,若21v v ,HH H H 210孔口变水头出流:)(2221H H gA F t,若02H ,放空时间max1222Q V gAH F t圆柱形外管嘴恒定出流:2gHvn;02gHA Qn;82.0nn ;32.1n;75.0H gP v 简单管道:5228,dgaaalQ h Hf比阻,(62/ms )串联管道:ii ni i i ni ii i ni fil a SQ S Q l a h Hi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。
工程流体力学复习题(1)
第一章1. 动力粘性系数与运动粘性系数的关系为____ 。
(A) (B) (C) (D)2. ____的流体称为理想流体。
(A) 速度很小(B) 速度很大(C) 忽略粘性切力(D) 密度不变3. 连续介质假设意味着________ 。
(A)流体分子互相紧连(B) 流体的物理量是连续函数(C) 流体分子间有空隙(D) 流体不可压缩4. 流体的体积压缩系数k 是在____条件下单位压强变化引起的体积变化率。
(A) 等压(B) 等温(C) 等密度5. 空气的体积弹性模数E=____ 。
(A) (B) (C) (D)6.静止流体____剪切应力。
(A)不能承受(B) 可以承受(C) 能承受很小的(D) 具有粘性时可承受7.对于不可压缩流体,可认为其密度在流场中()A.随压强增加而增加B.随压强减小而增加C.随体积增加而减小D.与压强变化无关第二章1. 压力体内____ 。
(A) 必定充满液体(B)肯定不会有液体(C)至少部分有液体(D)可能有液体,也可能无液体2. 用一块平板挡水,平板形心的淹深为,压力中心的淹深为,当增大时,。
(A)增大(B)不变(C)减小3. 液体随容器作等角速度旋转时,重力和惯性力的合力总是与液体自由面____ 。
(A) 正交(B) 斜交(C) 相切4.流体静力学基本方程式zgp+ρ=Const适用于( )。
A.只在重力作用下的平衡流体B.只在重力作用下的均质不可压缩液体C.均质不可压缩流体D.均质可压缩和不可压缩流体5.图示1-1,2-2,3-3三个水平面哪是等压面( )。
A. 1-1是B. 2-2是C. 3-3是D. 都不是第三章1.欧拉法研究____的变化情况。
(A) 每个质点的速度(B) 每个质点的轨迹(C) 每个空间点的流速(D) 每个空间点的质点轨迹2.定常流动中,____ 。
(A) 加速度为零(B) 流动参数不随时间而变(C) 流动参数随时间变化(D) 速度为常数3.流管是在流场里取作管状假想表面,流体流动应是()A.流体能穿过管侧壁由管内向管外流动B.流体能穿过管侧壁由管外向管内流动C.不能穿过侧壁流动D.不确定4.在同一瞬时,位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此流线()A.相切B.重合C.平行D.相交5.在____流动中,流线和迹线重合。
流体力学复习题
一.选择题:1、恒定流是 : (a) 流动随时间按一定规律变化;(b)流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化;(c) 各过流断面的速度分布相同。
2、粘性流体总水头线沿程的变化是:(a) 沿程下降;(b) 沿程上升;(c) 保持水平;(d) 前三种情况都可能;3、均匀流是:(a) 当地加速度(时变)为零;(b)迁移加速度(位变)为零;(c)向心加速度为零;(d)合速度为零处;4、一元流动是:(a) 均匀流;(b) 速度分布按直线变化;(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数;5、伯努利方程中各项水头表示:(a) 单位重量液体具有的机械能;(b)单位质量液体具有的机械能; (c)单位体积液体具有的机械;(d)通过过流断面流体的总机械能。
6、圆管层流,实测管轴线上流速为4m/s,则断面平均流速为::(a) 4m;(b)3.2m;(c)2m;7、半圆形明渠,半径r=4m,其水力半径为:(a) 4m;(b)3m;(c) 2m;(d) 1m。
8、静止液体中存在:(a) 压应力;(b)压应力和拉应力; (c) 压应力和剪应力;(d) 压应力、拉应力和剪应力。
(静止液体不收切力和拉力)(1)在水力学中,单位质量力是指()a、单位面积液体受到的质量力;b、单位体积液体受到的质量力;b、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力。
答案:c(2)在平衡液体中,质量力与等压面()a、重合;b、平行c、斜交;d、正交。
答案:d(3)水力学中的一维流动是指()a、恒定流动;b、均匀流动;c、层流运动;d、运动要素只与一个坐标有关的流动。
答案:d(4)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=()a、8;b、4;c、2;d、1。
答案:b(5)同种液体通过两根相同长度,但粗糙高度不同的等直径长直管道,当雷诺数Re相同时,它们的水头损失在()内是相同的。
a、层流;b、层流至紊流过渡区;c、紊流光滑区;d、紊流过渡区;e、紊流粗糙区答案:a、b、c(8)渗流研究的对象是()的运动规律a、重力水;b、毛细水;c、气态水;d、薄膜水。
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。
流体力学常考知识点
1.粘滞性: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。
牛顿内摩擦定律:流体的内摩擦力大小与流体性质有关,与流体速度变化梯度和接触面积成正比。
非牛顿流体。
2.液体的动力粘滞系数随温度升高而减小,气体的动力粘滞系数随温度升高而增大。
通常的压强对流体的动力粘滞系数影响不大,高压下流体的动力粘滞系数随压强的升高而增大。
3.连续介质:将流体认为是充满其所占据空间无任何空隙的质点所组成的连续体。
无黏性流体:不考虑黏性作用的流体。
不可压缩流体:不计压缩性和热膨胀性对流体物理性质简化。
4.理想流体:不考虑黏性作用的流体。
5.实际流体:考虑黏性流体作用的实际流体。
6.流体在静止时不能承受拉力和切力,所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线。
7.由于深度相等的点,压强也相同,这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面,可见水平面是压强处处相等的面,即水平面必是等压面。
8.在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。
满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。
9.阿基米德原理:无论是潜体或浮体的压力体均为物体的体积,也就是物体排开液体的体积。
10.重力大于浮力,物体下沉至底。
重力等于浮力,物体在任一水深维持平衡。
重力小于浮力,物体浮出液体表面,直至液体下部分所排开的液体重量等于物体重量为止。
11.(1)等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇;(2)在同一水平面上的轴心压强最低,边缘压强最高。
12.绝对压强:以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。
相对压强:当地同高程的大气压强ap为零点起算的压强。
压力表的度数是相对压强,通常说的也是相对压强。
1atm=101325pa=10.33mH2O=760mmHg.13.和大气相通的表面叫自由表面。
14.流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线,此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合,这条曲线叫流线。
区别:迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。
流体力学考试复习资料考点
一、流体力学及其研究对象流体:液体和气体的总称。
流体力学:是研究流体的科学,即根据理论力学的普遍原理,借助大量的实际资料,运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的一门科学。
流体力学研究的对象:液体和气体流二、流体的力学特性1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。
固体--能承受剪应力、压应力、张应力,没有流动性。
流体--只能承受压应力,不能承受拉力和剪力,否则就会变形流动,即流体具有流动性。
2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。
液体:受压后体积变化很小,常称不可压缩流体;液体的形状随容器的形状而变,但其体积不变。
气体:受压后体积变化很大,常称可压缩流体;气体的形状和体积都随容器而变。
注:气体的体积变化小于原体积的20%时,可近似看作不可压缩流体。
1.1.1流体的密度1、流体密度的定义及计算定义:单位体积流体的质量,以ρ表示,单位为kg/m3(1)均质流体:标态(2)混合流体:混合气体:混合液体:2、流体的密度与温度、压力的关系(1)液体:工程上,液体的密度看作与温度、压力无关。
(2)气体:与温度和压力有关。
理想气体:或工业窑炉:P=P0分析:t↑ρ↓;t↓ρ↑1.1.2流体的连续性流体的连续性:流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连续的介质,每个质点是一个含有大量分子的集团,质点之间没有空隙。
质点尺寸:大于分子平均自由程的100倍。
连续性假设带来的方便:(1)它使我们不考虑复杂的微观分子运动,只考虑在外力作用下的宏观机械运动。
(2)能运用数学分析的连续函数工具。
【例题】已知烟气的体积组成百分组成为:H2O12%,CO218%,N270%,求此烟气标态在及200℃的密度。
【解】200℃时的烟气密度:【例题】将密度为1600㎏/m3糖浆按1:1的质量比用清水稀释,求稀释后糖浆溶液的密度。
【解】按题意,糖浆和水各占50%,据公式:1.1.3流体的压缩性和膨胀性1.1.3.1流体的压缩性1、压缩性的定义流体在外力作用下改变自身容积的特性。
《流体力学考》考点重点知识归纳(最全)
《流体力学考》考点重点知识归纳1.流体元:就有线尺度的流体单元,称为流体“质元”,简称流体元。
流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。
2.流体质点:(流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律)(1)流体质点无线尺度,只做平移运动(2)流体质点不做随即热运动,只有在外力的作用下作宏观运动;(3)将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性;3.连续性介质模型的内容:根据流体指点概念和连续介质模型,每个流体质点具有确定的宏观物理量,当流体质点位于某空间点时,若将流体质点的物理量,可以建立物理的空间连续分布函数,根据物理学基本定律,可以建立物理量满足的微分方程,用数学连续函数理论求解这些方程,可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。
4.连续介质假设:假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。
5.牛顿的粘性定律表明:牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比,还表明对一定的流体,作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的,而不是由速度决定的:6.牛顿流体:动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。
7.分子的内聚力:当两层液体做相对运动时,两层液体的分子的平均距离加大,分子间的作用力变现为吸引力,这就是分子的内聚力。
液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层,漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动,表现为内摩擦力。
、流体在固体表面的不滑移条件:分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面,随固体一起运动或静止。
8.温度对粘度的影响:温度对流体的粘度影响很大。
液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度则相反,随温度的升高而增大。
压强对粘性的影响:压强的变化对粘度几乎没有什么影响,只有发生几百个大气压的变化时,粘度才有明显改变,高压时气体和液体的粘度增大。
9.描述流体运动的两种方法拉格朗日法:拉格朗日法又称为随体法。
它着眼于流体质点,跟随流体质点一起运动,记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律,跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。
《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)。
流体力学复习题一
3
bh 3 Jc 36
d 4 Jc 64
复习及习题讲解-1
流体力学
4、静止流体作用在曲面上的总压力 4.1 总压力的水平分力
Px γh c A z
4.2 总压力的垂直分力
Pz γ hdA x γV压力体 4.3 总压力的大小
4.4 总压力与水平方向的夹角:
Pz θ arctan Px
y
y
y
u
u
u
u
u
u
y
y
y 0
=0
=
0
复习及习题讲解-1
流体力学
例5 一 底 面 积 为45x50cm2 , 高 为 1cm 的 木 块, 质 量 为5kg , 沿 涂 有 润 滑 油 的 斜 面 向 下 作 等 速 运 动, 木 块 运 动 速 度 u=1m/s , 油 层 厚 度1cm , 斜 坡 角 22.620 (见 图 示), 求 油 的 粘 度。 解: 木 块 重 量 沿 斜 坡 分 力 F 与 切 力 T平 衡 时, 等速下滑
Ic Ic bh 3 12 23 y D1 yC1 h C1 4 4 4.08m yC1A h C1A 4 2 12 8
m3
和甘油
h1 yD1 1.8 1.2 4.08 3 1.08m
yD2
F2 2gh c2A1 1264 9.807 1.2 2 2 2 54542 .6N Ic Ic bh 3 12 23 yC2 h C2 2.2 2.2 2.35m yC2 A h C2 A 2.2 2 12 2.2 2
du F μA dy F du τ μ A dy
流体力学及流体机械复习资料
"流体力学与流体机械"复习考试资料仅供内部学习交流使用平安131班编制绪论:1.流体力学是以研究流体〔包括液体和气体〕为研究对象,研究其平衡和运动根本规律的科学。
主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失。
2.流体力学的主要研究方法:实验研究、理论分析、数值计算。
第一章流体及其物理性质1.流体:在任何微小剪切力下能产生连续变形的物质即为流体。
主要特征:流动性2.连续介质假说:质点〔而不是分子〕是组成宏观流体的最小基元,质点与质点之间没有间隙其物理性质各向同性,且在空间和时间上具有连续性。
3.流体的粘性(1)流体产生粘性的原因:流体的内聚力;动量交换;流体分子和固体壁面之间的附着力。
(2)流层之间的内摩擦力:带动力和阻力〔一对大小相等、方向相反的作用力〕(3)流体内摩擦切应力:τ=μ·〔du/dy) (N/m2)τ=F/A=μ·U/h (N/m2)(4)相对运动的结果使流体产生剪切变形。
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。
(5)粘性的度量:动力粘度μ=τ/〔du/dy) (pa·s)运动粘度ν=μ/ρ (m2/s)温度升高时,流体的粘性降低,气体的粘性增加。
4.课后习题答案第二章流体静力学1.作用在流体上的力〔1〕外表力:作用在被研究流体的外表上,其大小与被作用的面积成正比,如法向压力和切向摩阻力。
〔平衡流体不存在外表切向力,只有外表法向力〕〔2〕质量力:作用在被研究流体的每个质点上,其大小与被研究流体的质量成正比,如重力和惯性力。
质量力常用单位质量力表示,所谓单位质量力,是指作用在单位质量流体上的质量力。
2.流体静压力及其特性流体处于平衡状态时,外表力只有压力,称其为静压力,单位面积上作用的静压力称为静压强。
静压力有两个重要特性:①静压力垂直于作用面,并沿着作用面内法线方向;②平衡流体中任何一点的静压力大小与其作用面的方位无关,其值均相等。
流体力学简答题(知识要点)
流体力学简答题(知识要点)为什么圆管进口段靠近管壁的流速逐渐减小?而中心点的流速是逐渐增大的?进口附近断面上的流速分布较均匀,流速梯度主要表现在管壁处,故近壁处切应力很大,流动所受的阻力也很大,至使流速渐减。
管中心处流速梯度很小,t小,阻力很小,使流速增大。
直至形成一定的流速梯度及切应力,使各部分流体的能耗与能量补充平衡。
紊流研究中为什么要引入时均概念?紊流时,恒定流与非恒定流如何定义?把紊流运动要素时均化后,紊流运动就简化为没有脉动的时均流动,可对时均流动和脉冲分别加以研究。
紊流中只要时均化的要素不随时间变化而变化的流动,就称恒定流。
紊流的切应力有哪两种形式?它们各与哪些因素有关?各主要作用在哪些部位?粘性切应力主要与流体粘度和液层间的密度梯度有关。
主要在近壁处。
附加切应力主要与流体的脉动程度和流体的密度有关,主要作用在紊流核心出脉动程度较大地方。
紊流中为什么存在粘性底层?其厚度与哪些因素有关?其厚度对紊流分析有何意义?紊流时断面上流层的分区和流态分区有何区别?粘性底层,紊流核心:粘性、流速分布与梯度;层流、紊流:雷诺数紊流为什么存在粘性底层?其厚度与哪些因素有关,其厚度对紊流分析有何意义?在近壁处,因液体质点受到壁面的限制,不能产生横向运动,没有混掺现象,流速梯度du/dy很大,粘滞切应力t仍然起主要作用。
粘性底层很薄,但对能量损失很大。
圆管紊流的流速如何分布?粘性底层:线性分布,紊流核心处:对数或指数管径突变的管道,当其他条件相同时,若改变流向,在突变处所产生的局部水头损失是否相等?为什么?不等,固体边界不同,如突扩与突缩局部阻力系数与哪些因素有关?选用时应该注意什么?固体边界的突变情况、流速;局部阻力系数应与所选取的流速相对应。
如何减小局部水头损失?让固体边界趋于流线型边界层内是否一定是层流?影响边界层内流态的主要因素有哪些?否,有层流、紊流边界层;粘性、流速、距离边界层分离是如何形成的?如何减小尾流的区域?因压强沿流动方向增高,以及阻力的存在,使得边界层内动量减小,形成边界层的分离。
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。
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一、流体力学及其研究对象流体:液体和气体的总称。
流体力学:是研究流体的科学,即根据理论力学的普遍原理,借助大量的实际资料,运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的一门科学。
流体力学研究的对象:液体和气体流二、流体的力学特性1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。
固体--能承受剪应力、压应力、张应力,没有流动性。
流体--只能承受压应力,不能承受拉力和剪力,否则就会变形流动,即流体具有流动性。
2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。
液体:受压后体积变化很小,常称不可压缩流体;液体的形状随容器的形状而变,但其体积不变。
气体:受压后体积变化很大,常称可压缩流体;气体的形状和体积都随容器而变。
注:气体的体积变化小于原体积的20%时,可近似看作不可压缩流体。
1.1.1流体的密度1、流体密度的定义及计算定义:单位体积流体的质量,以ρ表示,单位为kg/m3(1)均质流体:标态(2)混合流体:混合气体:混合液体:2、流体的密度与温度、压力的关系(1)液体:工程上,液体的密度看作与温度、压力无关。
(2)气体:与温度和压力有关。
理想气体:或工业窑炉:P=P0分析:t↑ρ↓;t↓ρ↑1.1.2流体的连续性流体的连续性:流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连续的介质,每个质点是一个含有大量分子的集团,质点之间没有空隙。
质点尺寸:大于分子平均自由程的100倍。
连续性假设带来的方便:(1)它使我们不考虑复杂的微观分子运动,只考虑在外力作用下的宏观机械运动。
(2)能运用数学分析的连续函数工具。
【例题】已知烟气的体积组成百分组成为:H2O12%,CO218%,N270%,求此烟气标态在及200℃的密度。
【解】200℃时的烟气密度:【例题】将密度为1600㎏/m3糖浆按1:1的质量比用清水稀释,求稀释后糖浆溶液的密度。
【解】按题意,糖浆和水各占50%,据公式:1.1.3流体的压缩性和膨胀性1.1.3.1流体的压缩性1、压缩性的定义流体在外力作用下改变自身容积的特性。
即在一定的温度下,流体的体积随压强增大而缩小的性质。
通常用压缩系数βp表示,它表示当温度不变时,压强每1增加帕时,流体体积的相对变化率。
数学表达式:低压气体:2、液体和气体压缩性的区别(1)液体:压缩系数很小,工程上看作不可压缩流体。
但当压强变化很大时,则必须考虑。
(2)气体:在压强变化时,其体积变化比较显著,其变化规律服从热力学规律。
理想气体:或()T或即或理想气体的压缩系数:标态:1.1.3.2流体的膨胀性1、流体膨胀性的定义流体受热后改变自身容积的特性。
即在一定的压强下,流体体积随温度升高而增大的性质。
通常用膨胀系数βT表示,它表示压强不变时,温度升高1K时流体体积的相对变化率。
数学表达式:某一温度范围的平均膨胀系数:2、液体和气体压缩性的区别(1)液体:液体的膨胀系数很小,工程上一般不考虑液体的膨胀性,但当温度变化很大时,则必须考虑。
(2)气体:气体的膨胀性比液体大得多,其变化规律服从热力学规律。
理想气体:()p或理想气体的膨胀系数:标态:【例题】储气柜内储有100m3煤气,温度为293K。
压强为106400Pa (1.05大气压)。
现要把它压缩装罐,装罐的压强为1010250Pa(10大气压)。
若每罐的容积为0.1m3,问可装几罐。
【解】据公式:可装罐数:(罐)【例题】燃烧一千克重油需12Bm3空气,今将空气预热1000到℃,试求预热后空气的容积。
【解】窑炉系统中气体的压强与外界大气压近似相等,可以认为是等压加热过程据公式:1.1.4流体的粘性1.1.4.1牛顿内摩擦定律和粘度系数1、粘性的实质当流体运动时,在流体层间产生内摩擦力的特性,称为流体的粘性。
观察流体在管内流动可以发现:由于流体与固体壁面的附着力(约束力)及流体本身的内聚力,使流体各处的速度产生了差异。
分析:当流体沿固体壁面运动时,由于固体壁面的分子引力以及固体表面的不平整,对流体质点产生了约束力,使这部分流体质点停滞不前。
离开固体壁面越远,这种约束力越小,到一定距离时,固体表面的这种约束力就为零。
但流体质点之间的分子引力及分子热运动产生的动量交换依然存在,即流体质点之间的分子引力依然存在。
于是紧贴固体壁面的一层静止的流体质点约束着与其相邻的运动流体的质点,速度慢的一层流体质点约束着相邻而速度较快的一层流体。
这样一层影响一层,使运动着的流体在一定的范围内好象分层似的互相制约着。
这种流动流体质点的约束力称为流体的内摩擦力或剪力。
流体产生粘性的原因:一是由于相邻流体层间分子的内聚力阻碍其相对滑动;二是由于流体分子的热运动,使两流体间有分子相互掺混,因而产生动量交换所致。
内摩擦力的大小与流体运动速度和性质有直接关系。
内摩擦力具有阻止流体运动的性质。
2、牛顿内摩擦定律内容:运动流体的内摩擦力的大小与两层流体的接触面积成正,与两层流体之间的速度梯度成正比。
数学表达式:(负号表示内摩擦力与流体运动方向相反)单体面积上的剪力:1.1.4.2相对粘度和粘度及其换算1、绝对粘度动力粘度:(Pa?s)粘度:可以看作是速度梯度为1时,单位接触面积上的内摩擦力。
粘度表示出流体的粘滞性,其大小随流体性质而异。
即:↑,粘性↑,流动性↓。
运动粘度:流体的绝对动力粘度系数与流体的密度之比,用符号表示。
即:(m2/s)动力粘相对粘度有多种表示方法,见附录。
我国常采用恩示粘度,用符号表示。
它是200ml试液,在测定温度下,从恩氏粘度计流出所需要的时间(s)与同体积的蒸馏水在20℃时.从恩氏粘度计流出所需要的时间(s)的比值,即:恩氏粘度与运动粘度v之间的关系为:(m2/s)当>10时,恩氏粘度与运动粘度v之间的关系为:(m2/s)1.1.4.3粘度与温度的关系流体的粘度受压强的影响很小,但温度的变化对粘度影响很大。
1、液体:液体产生内摩擦力的主要原因是分子引力,温度升高,液体体积膨胀,分子间距加大,引力减小,所以液体的粘度随温度升高而减小。
水的粘度与温度的关系通常可用经验公式计算(Pa?s)2、气体:气体产生内摩擦力的主要原因是分子热运动引起的动量交换,所以温度升高分子热运动加剧,动量交换增多,粘度增大。
气体的动力粘度与温度关系可近似用下式表示:(Pa?s)度和运动粘度都称为绝对粘度。
2、相对粘度1.3.1基本概念1.3.1.1流量与流速1、流量:单位时间内流过管道任一截面的流体量,称为流量。
①体积流量:单位时间内流过管道任一截面的流体体积,用“”表示,单位为m3/s②质量流量:单位时间内流过管道任一截面的流体质量,用“”表示,单位为kg/s2、流速:单位时间内流体的质点沿流管流过的距离称为流速,用“u”表示,单位是m/s。
3、流量和真实流速u之间的关系及平均流速的关系流体在截面为dF流管的体积流量和质量流量分别为:截面积为F的管道的流量应为:理想流体没有内摩擦力,在管道截面上各点速度都相同;但实际流体有一定的粘性力,在管道中流动时,截面上各点的速度都不相同,在工程上使用u很不方便。
平均流速:单位面积上的体积流量。
用w表示。
即:4、质量流量与体积流量和平均流速间的关系(m3/s)5、流速、流量与温度和压强的关系(1)液体:膨胀性、压缩性很小,V,W与P、T无关。
(2)气体:膨胀性、压缩性很大,V,W与P、T有关。
表明:t↑,w↑;t↓,w↓。
结论:流体在等截面的管道中流动,被加热时将产生加速流动;被除数冷却时将产生减速流动。
【例题】某硅酸盐窑炉煅烧后产生的烟气量为m3/h,该处压强为负100Pa,气温为800℃,经冷却后进入排风机,这时的风压为负1000Pa,气温为200℃,求这时的排风量(不计漏风等影响)。
【解】==4.44×104 (m3/h)6、硅酸盐窑炉系统:(近似认为==)7、变温流动时的平均速度1.3.1.2稳定流与非稳定流运动流体全部质点所占的空间称为流场。
稳定流:流体在流场中流动时,任意一点流体的物理参数(如温度、压力、密度、流速等)均不随时间而变化的流动过程。
非稳定流:流体在流场中流动时,任意一点流体的物理参数(如温度、压力、密度、流速等)均随时间而变化的流动过程。
1.3.1.3均匀流与非均匀流流线:流场中绘出反映流动方向的一系列线条。
流线上每一点的切线矢量就代表该点的流速方向。
在稳定流动的情况下,流线就是流体质点运动的轨迹线。
流场可看成是由无限多根流线所组成的空间。
流管:沿垂直流动方向上的微小截面积的周边的流线所形成的空心管道。
流束:流管内的流体。
流场内的全部流体是由无限根流束组成部分的总流。
流速大小和方向不变的流动称为均匀流。
均匀流中流线是平行直线,流速在各断面上的分布保持不变。
如等直径直管中的液流或者断面形状和水深不变的长直渠道中的水流都是均匀流。
流速大小和方向均随流动过程而改变的流动称为非均匀流。
非均匀流的流线不是平行直线,流场中各质点的流速大小或方向均随流动过程而改变,如流体在收缩管、扩散管或弯管中的流动。
根据流速变化的缓程度,不均匀流以可分为缓变流和急变流。
缓变流的流线近似成平等直线,其过流断面可近似看成平面,即我们近似可将缓变流看成均匀流。
均匀流的过流断面上流体压强分布符合静力学规律,非均匀流不符合静力学规律。
1.3.1.4流体流动状态1、流态及判断(1)流态的类型从雷诺实验可知:(2)影响流态的因素:①流速:↑,质点可能产生与流向垂直的分速度↑,愈易形成紊流。
②流体性质:↑,惯性力↑;μ↓,内摩擦力↓,易形成紊流。
③管壁的几何尺寸:管内径d↑,管内各层流体受管壁的摩擦作用愈小,易形成紊流。
(3)流态的判断综合上述因素得流态的判断依据:—→雷诺准数或雷诺数雷诺准数的物理意义:推动流体运动的动力或惯性力与阻止流体运动的阻力(内摩擦力或粘滞力)之比。
注:雷诺数Re的大小,不仅可作为判别流体流动形态的依据,还反映流动中流体质点湍动的程度。
2、当量直径水力半径:与流动方向相垂直的截面积与被流体所浸润的周边长度之比,即:(m)当量直径:水力半径的4倍,即:按此定义:a、边长为ab的矩形截面b、正方形截面b=ac、圆环截面d、梯形截面【例题】某硅酸盐工业窑炉内,烟气温度为1000℃,鞭标态密度为1.30kg/Bm3,在截面为0.5×0.6m2的烟道中以3.8m/s的流速通过,烟道内负压为402Pa,试判断烟道中烟气的流态(设当地大气压为99991Pa)。
【解】根据式(1.10),1000℃时烟气的密度为:==0.2740(kg/m3)根据公式式计算1000℃时烟气的粘度为:(或查表)==(Pa·s)当量直径:(m)雷诺准数:= 1.158×104>4000烟道中烟气为紊流。