流体力学知识点大全吐血整理
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。
流体力学重点概念总结(可直接打印版)资料讲解
流体力学重点概念总结(可直接打印版)第一章绪论表面力:又称面积力,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。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于:1.流体本身的物理性质(内因)2.作用在流体上的力(外因)牛顿通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关,与接触面上的压力无关。
动力粘度μ:反映流体粘滞性大小的系数,单位:N•s/m2运动粘度ν:ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力,它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向,即垂直于作用面,并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关,即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程: P=Po+pgh等压面:压强相等的空间点构成的面绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强:以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa(当地大气压)真空度:绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头:是单位重量液体具有的总势能基本问题:1、求流体内某点的压强值:p = p0 +γh;2、求压强差:p – p0 = γh ;3、求液位高:h = (p - p0)/γ平面上的净水总压力:潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P,大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
注意:只要平面面积与形心深度不变:1.面积上的总压力就与平面倾角θ无关;2.压心的位置与受压面倾角θ无直接关系,是通过yc表现的;3.压心总是在形心之下,在受压面位置为水平放置时,压心与形心重合。
作用在曲面壁上的总压力—水平分力作用于曲面上的静水总压力P的水平分力Px等于作用于该曲面的在铅直投影面上的的投影(矩形平面)上的静水总压力,方向水平指向受力面,作用线通过面积Az的压强分布图体积的形心。
(完整版)流体力学重点概念总结
第一章绪论表面力:又称面积力,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。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于:1.流体本身的物理性质(内因)2.作用在流体上的力(外因)流体的主要物理性质:密度:是指单位体积流体的质量。
单位:kg/m3 。
重度:指单位体积流体的重量。
单位: N/m3 。
流体的密度、重度均随压力和温度而变化。
流体的流动性:流体具有易流动性,不能维持自身的形状,即流体的形状就是容器的形状。
静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力,仅能抵抗压力。
流体的粘滞性:即在运动的状态下,流体所产生的阻抗剪切变形的能力。
流体的流动性是受粘滞性制约的,流体的粘滞性越强,易流动性就越差。
任何一种流体都具有粘滞性。
牛顿通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关,与接触面上的压力无关。
动力粘度μ:反映流体粘滞性大小的系数,单位:N•s/m2运动粘度ν:ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力,它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向,即垂直于作用面,并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关,即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程: P=Po+pgh等压面:压强相等的空间点构成的面绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强:以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa(当地大气压)真空度:绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头:是单位重量液体具有的总势能基本问题:1、求流体内某点的压强值:p = p0 +γh;2、求压强差:p – p0 = γh ;3、求液位高:h = (p - p0)/γ平面上的净水总压力:潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P,大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
(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。
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试求容器中水的绝对压强和真空。
pab 水g(h2 h1)=p1 p1+Hg g(h2 h3 )=p2 =pa
因此,联立上述方程,可得:
pab =pa Hg g(h2 h3)+水g(h2 h1) =101325 135509.8 (1.611)+10009.8 (1.61 0.25)=33.65 kPa 因此,真空压强为: pe =pa pab =101325-33650=67.67 kPa
4
h2
(13)
得
h2
H 2
0.5 2
0.25m
12、图 2-56 所示为一圆筒形容器,高 H=0.7m,半径 R=0.4m,内装体积 V=0.25m3 的水,圆筒中心通大气,顶盖的质量 m=5kg。试求当圆通绕中心轴以角速度 w=10rad/s 旋转时顶盖螺栓的受 力 F。 解:
圆筒容器旋转时,易知筒内流体将形成抛物面,并且其内部液体的绝对压强分布满足方程:
d δ
n L
2.在温度不变的条件下,体积为 由流体压缩系数计算公式可知:
的水,压强从
增到
,体积减少了
,试求水的压缩率。
3.某种油的运动黏度是 4.28x10∧-7 ㎡/s,密度是 ρ=678kg/m³,试求其动力黏度。
解:油的运动黏度 v=4.28x10∧-7 ㎡/s。ρ=678kg/m³
v=u/p 得 u=pv=4.28x10*-7x678=2.9x10∧-4Pa.s 4.(习题 1-8)
化简可得:
h=
(pA
pB )+水g(H A
H
)
B
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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。
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(整理)流体力学基本知识
第一章流体力学基本知识解析第一节流体及其空气的物理性质流动性是流体的基本物理属性。
流动性是指流体在剪切力作用下发生连续变形、平衡破坏、产生流动,或者说流体在静止时不能承受任何剪切力。
易流动性还表现在流体不能承受拉力。
(一) 流体的流动性通风除尘与气力输送涉及的流体主要是空气。
流体是液体和气体的统称,由液体分子和气体分子组成,分子之间有一定距离。
但在流体力学中,一般不考虑流体的微观结构而把它看成是连续的。
这是因为流体力学主要研究流体的宏观运动规律它把流体分成许多许多的分子集团,称每个分子集团为质点,而质点在流体的内部一个紧靠一个,它们之间没有间隙,成为连续体。
实际上质点包含着大量分子,例如在体积为10-15cm3的水滴中包含着3×107个水分子,在体积为1mm3的空气中有2.7×1016个各种气体的分子。
质点的宏观运动被看作是全部分子运动的平均效果,忽略单个分子的个别性,按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。
然而,也不是在所有情况下都可以把流体看成是连续的。
高空中空气分子间的平均距离达几十厘米,这时空气就不能再看成是连续体了。
而我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体均可视为连续体。
所谓连续性的假设,首先意味着流体在宏观上质点精品文档精品文档是连续的,其次还意味着质点的运动过程也是连续的。
有了这个假设就可以用连续函数来进行流体及运动的研究,并使问题大为简化。
(二)惯性(密度)流体的第一个特性是具有质量。
流体单位体积所具有流体彻底质量称为密度,用符号ρ表示。
在均质流体内引用平均密度的概念,用符号ρ表示:Vm =ρ 式中: m ——流体的质量[Kg];V ——流体的体积[m 3];ρ——流体密度Kg/m 3。
但对于非均质流体,则必需用点密度来描述。
所谓点密度是指当ΔV →0值的极限(dV dm V m V 0 lim ),即: dV dm V m lim V =∆∆=→∆0ρ精品文档 公式中,ΔV →0理解为体积缩小为一点,此点的体积可以忽略不计,同时,又必须明确,这点和分子尺寸相比必然是相当大的,它必定包括多个分子,而不至丧失流体的连续性。
流体力学章1~4知识点概括
一、第一章 流体惯性:(1)、流体的比容:指单位质量流体的体积。
kg m v /13ρ=(2)、流体的重度:指单位体积的流体所具有的重量(所受的重力)。
3/m N gργ= 水的密度:1000kg/m3 重度:9800N/m3流体粘性:(1)、流体的粘性:粘性是流体阻止其发生剪切变形的一种特性,是由流体分子的结构及分子间的相互作用力所引起的。
流体的粘性是流体的固有属性。
(2)、牛顿内摩擦定律: A )流体的内摩擦切应力:当相邻两层流体发生相对运动时,各层流体之间将因其粘性而产生摩擦力(剪切力),摩擦应力的大小为:切应力是粘性的客观表现。
速度梯度和流体的变形密切相关,速度梯度愈大,变形愈快,粘性力愈大。
B )牛顿通过实验证明:内摩擦力的大小与两层之间的速度差及流层接触面积的大小成正比,而与流层之间的距离成反比,即:dyduAF μ±= (3)、粘度:流体粘性的大小用粘度来表示,粘度是流体粘性的度量,它是流体温度和压力的函数。
A)动力粘度μ:是指速度梯度为1/=dy du 时的流层单位面积上的内摩擦力τ。
动力粘度μ表征了流体抵抗变形的能力,即流体粘性的大小。
与流体的种类、温度和压强有关的比例系数,在一定温度和压强下,是常数。
单位:s Pa ⋅;B)运动粘度:ρμυ=。
单位:s m /2(4)温度对粘性的影响:温度对液体和气体粘性的影响截然不同。
温度升高时,液体的粘性降低。
温度升高时,气体的粘性增加。
毛细高度:在20度时的上升高度水:h=30/d(mm) 酒精:h=10/d(mm) 二、第二章3、压强微分公式)(dz f dy f dx f dp z y x ++=ρ4、等压面0)(=++=dz f dy f dx f dp z y x ρyu A F d d μτ==5、流体静力学基本方程C g pz =+ρ gp z g p z ρρ2211+=+1)几何意义:Z 为位置水头,gpρ为压强水头,g p z ρ+为静压水头。
流体力学重点概念总结
流体力学重点概念总结第一章:流体及其主要物理性质主要内容:1.流体的连续介质模型:(a)为研究了分析流体提供了宏观上的方法(b)假定组成流体的最小物理实体是流体质点而不是流体分子(c)介绍了流体质点的概念及性质(d)可通过分析看成流体质点的流体微团的物理量研究流体运动与平衡2.流体的主要物理性质:(a)密度:表征流体在空间某点质量的密集程度1.密度ρ以及密度的倒数比容ν(b)压缩性:流体的基本属性,任何流体都是可压缩的1.用体积弹性模量Ev衡量流体压缩性大小2.可根据Ev大小,在处理问题时将流体分为可压缩和不可压缩流体(c)粘性:流体抵抗剪切变形或相对运动的属性1.流体运动时才会表现粘性2.粘性表现为流体内部的一种摩擦力,阻碍流体内部相对滑动3.作用在流体上的力:(a)作用在流体分离体表面上的力:表面力(b)作用在流体质点上的非接触力:质量力4.理想流体中压强与方向无关,液体的表面张力和接触角重点内容:1.流体连续介质模型的基本原理和使用2.流体密度、压缩性、粘性等物理性质的概念、特性、影响因素3.利用粘性系数简单分析流体的运动4.正确分析流体受力,掌握流体表面力和质量力的计算公式和作用方法第二章:流体静力学主要内容:1.流体静力学基本概念:研究流体平衡时的力学规律(a)流体平衡分为平衡和相对平衡(b)适用于理想流体和实际流体2.流体静压强:(a)方向沿作用面的内法线方向(b)任一点静压强大小与其作用面在空间的方位无关(c)帕斯卡原理3.欧拉平衡方程式:(a)质量力与表面力相平衡的表达式(b)确定压强在静止流体中随位置的变化规律(c)适用于可压缩和不可压缩流体以及有粘、无粘流体4.重力场内的压强分布5.压强的度量单位和表达方式:(a)压强的两种计量:绝对压强和计示压强(b)测压管、差压计等测量方式6.流体的相对平衡:(a)流体静压强在各个方向上的分布规律(b)等压面方程7.静止流体的作用力:(a)作用于平面壁(假想体积的液体重力)(b)作用于曲面壁(提出压力体概念)重点内容:1.流体静压强的计算和基本特征2.理解流体平衡微分方程式的物理含义并能够使用求压强分布3.利用流体静压强的分布规律和等压面计算点压强4.平面壁及曲面壁所受流体总压力的分析计算第三章:流体运动学基础主要内容:1.流体运动学不考虑运动的原因,研究描述流体运动的方法2.描述流体运动方法:(a)随体法(拉格朗日法):t时刻质点的x,y,z坐标确定质点运动轨迹(b)当地法(欧拉法):流体某一空间点的速度、压强、等变化规律(c)物理量的质点导数:1.当地导数,反映流场的非定常性2.位变导数,反应流场的非均匀性3.流场的几何描述:(a)流场的概念,定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述(b)流线、迹线、染色线的定义、特点和区别;流管的概念(c)流线方程、迹线方程,三线重合的条件4.流动的分类:(a)三种分类方式(b)一、二、三维流动的概念和速度场描述(c)常用的流动分析方法5.流体微团的运动分析:平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动重点内容:1.掌握描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法,熟练应用物理量的矢量表达式2.描述流体流动的基本概念,如定常与非定常流动、流线与迹线的区别、层流和紊流的雷诺数区分等3.基本的流体分析方法4.流体微团的变形及运动分析第四章:流体动力学基础主要内容:1.系统和控制体,雷诺输运定理:(a)系统概念(b)控制体概念(c)雷诺输运定理:1.雷诺输运公式:当地导数、迁移导数2.适用条件、物理意义2.对控制体的流体力学积分方程:(a)积分形式的连续性方程的使用条件、物理意义(b)动量方程:各分量含义、正负判断(c)伯努利方程:1.条件:流场中一流管元:定常、无摩擦、均质、不可压2.定常流动条件下:质量守恒3.压力能+动能+势能守恒(d)动量矩方程和能量方程(e)粘性流体中一点应力状态与理想流体的区别3.微分形式的连续性方程:(a)质量增长率+流出的总质量流量=0(b)定常密度场和不可压缩流体条件4. N-S动量方程:(a)使用条件:牛顿流体(b)粘性流体的应力,一点应力的9个分量(c)N-S方程的推导、本构方程的定义(d)定解条件问题重点内容:1.系统与控制体概念,控制体的选取,受力分析,雷诺输运定理的使用2.熟练掌握并运用控制体的流体力学积分方程:综合应用积分形式的动量方程连续方程、伯努利方程解决实际问题3.判断流动的存在,微分形式连续方程的应用第五章:相似原理与量纲分析主要内容:1.相似原理和量纲分析的提出:(a)解决流体力学问题中实验研究方法的重要性(b)实验研究方法分类和模型实验方法2.相似概念和相似定理:(a)什么是力学相似(b)三种相似原理及关系及推论(d)力的比例系数:相似准则数(e)三大相似定理的基本概念3.相似准则:(a)相似准则数有哪些?如何找出起决定作用的相似准则数?(b)自动模化和稳定性是什么?作用情况是什么?4.模型实验方法:(a)模型实验法的设计和流动介质选取,如何测定物理量并推广到原型上?(b)突出主要因素,摒弃次要因素,研究问题,三种近似模型实验方法5.量纲分析:(a)量纲和谐基本原理(b)瑞利法、π法的使用和适用情况,求解步骤(c)基本量纲数、独立变量数、无量纲数之间的关系重点内容:1.相似原理、相似定理的理解2.掌握相似准则,能够采取近似相似的方法,找到主要研究问题,进行合适的设计模型实验并进行相关计算,求出原型的参数3.掌握量纲和谐基本原理和量纲分析方法,合理地选取瑞利法或π法进行计算第六章:理想不可压缩流体的定常流动主要内容:1.理想不可压缩流体的一元流动:(a)沿流线的伯努利方程的公式、适用条件、几何和能量意义(b)伯努利方程的应用:小孔出流的托里拆里公式和缩颈效应,毕托管、文特里流量计的测量原理2.理想不可压缩流体的平面势流:(a)伯努利方程在平面势流流动下的应用(b)流函数、速度势函数的意义和存在条件,与速度的关系,拉普拉斯方程的条件。
《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11.1 流体的基本性质1)压缩性流体是液体与气体的总称。
从宏观上看,流体也可看成一种连续媒质。
与弹性体相似,流体也可发生形状的改变,所不同的是静止流体内部不存在剪切应力,这是因为如果流体内部有剪应力的话流体必定会流动,而对静止的流体来说流动是不存在的。
如前所述,作用在静止流体表面的压应力的变化会引起流体的体积应变,其大小可由胡克定律描述。
大量的实验表明,无论气体还是液体都是可以压缩的,但液体的可压缩量通常很小。
例如在500个大气压下,每增加一个大气压,水的体积减少量不到原体积的两万分之一。
同样的条件下,水银的体积减少量不到原体积的百万分之四。
因为液体的压缩量很小,通常可以不计液体的压缩性。
气体的可压缩性表现的十分明显,例如用不大的力推动活塞就可使气缸内的气体明显压缩。
但在可流动的情况下,有时也把气体视为不可压缩的,这是因为气体密度小在受压时体积还未来得与改变就已快速地流动并迅速达到密度均匀。
物理上常用马赫数M来判定可流动气体的压缩性,其定义为M=流速/声速,若M2<<1,可视气体为不可压缩的。
由此看出,当气流速度比声速小许多时可将空气视为不可压缩的,而当气流速度接近或超过声速时气体应视为可压缩的。
总之在实际问题中若不考虑流体的可压缩性时,可将流体抽象成不可压缩流体这一理想模型。
2)粘滞性为了解流动时流体内部的力学性质,设想如图10.1.1所示的实验。
在两个靠得很近的大平板之间放入流体,下板固定,在上板面施加一个沿流体表面切向的力F 。
此时上板面下的流体将受到一个平均剪应力F/A 的作用,式中A 是上板的面积。
实验表明,无论力F 多么小都能引起两板间的流体以某个速度流动,这正是流体的特征,当受到剪应力时会发生连续形变并开始流动。
通过观察可以发现,在流体与板面直接接触处的流体与板有相同的速度。
若图10.1.1中的上板以速度u 沿x 方向运动下板静止,那么中间各层流体的速度是从0(下板)到u (上板)的一种分布,流体内各层之间形成流速差或速度梯度。
流体力学总结
1, 迹线------某一流体质点在空间运动时, 不同时刻流经的点组成的连线。
2, 切应力-------由于液体质点的相对运动, 产生一种内摩擦力抵抗这种运动, 而此力与作用面平行, 称切应力。
3, 理想流体------把流体看作绝对不可压缩、不能膨胀、无粘滞性、无表面张力的连续介质, 称为理想流体。
4, 流线------某一瞬时在流场中绘出的一条曲线, 该曲线上的所有各点的速度向量都与曲线相切。
5, 流函数------二维流动中, 由连续性方程导出、其值沿流线保持不变的标量函数。
6, 势函数------某函数对相应坐标的偏导数, 等于单位质量力在相应坐标轴上的投影, 该函数称为势函数。
7, 连续介质------认为真实流体所占有的空间可以近似的看做由“流体质点”连续地、无空隙地充满着的, 称为连续介质。
8, 粘性流体------实际流体都是粘性流体。
粘性指流体质点间由于相对运动而产生的阻碍相对运动的性质。
有势流------液体流动时每个液体质点都存在速度势函数的流动称为势流, 不存在绕自身轴的旋转运动。
, 10, 涡旋强度------指微小涡束的涡旋通量( )。
: 横断面积; : 旋转角速度。
11, 流管------指流面中所包含的流体。
流面: 在流场中作一空间曲线(非流线), 过曲线上各点作流线所形成的面。
, 12, 激波------在气体、液体和固体介质中, 应力、密度和温度等物理量在波阵面上发生突跃变化的压缩波。
二, 问答1, 速度势函数具有什么性质?答: 速度势函数具有下列性质:(1)速度势函数可允许相差一任意常数, 而不影响流体的运动;(2)φ(x, y )=常数时是等势线, 它的法线方向和速度矢量的方向重合;(3)沿曲线M 0M 的速度环量等于M 点上φ值和M 0点上φ值之差;⎰-=+=ΓM M M M vdy udx 0)()(0ϕϕ(4)若考虑的是单连通区域, 则由于封闭回线的速度环量因此速度势函数将是单值函数;若考虑的是双连通区域, 则速度环量Γ可以不等于零, 因此φ可以是多值函数, 它们的关系是 其中, k1是封闭回线的圈数。
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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 p p E N mρβρ==膨胀系数:)(K /1d d 1d /d TVV T V V t ==β5.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。
6.牛顿内摩擦定律: 单位面积上的摩擦力为:内摩擦力为: 此式即为牛顿内摩擦定律公式。
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度ν内摩擦力是成对出现的,流体所受的内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)的流体所受的内摩擦应力,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。
流体力学知识重点(全)
流体力学知识点总结流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律!流体质点: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;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。
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。
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。
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。
牛顿流体:动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。
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: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。
毛细现象:玻璃管内的液体在表面张力的作用下液面升高或降低的现象称为毛细现象;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。
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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 =0
9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2
ω)+c
10. 系统:就是确定不变的物质集合。
特点 质量不变而边界形状不断变化
控制体:是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。
其表面称为控制面。
特点 边界形状不变而内部质量可变
运输公式:系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。
含义:任一瞬时系统内物理量(如质量、动量和能量等)随时间的变化率等
于该瞬时其控制体内物理量的变化率与通过控制体表面的净通量之和。
11. 伯努力方程 g
v g p z g v g p z 222
2222111αραρ++=++ 12. 常见边界条件:1、固壁—流体边界2、液体—液体边界3、液体—气体边界
13. 流动条件说明:稳态——流动过程与时间无关。
不可压缩——流体密度ρ为常数。
一维
流动——流体只在一个坐标方向上流动,且流体速度分布仅与一个空间
坐标有关。
层流——平行流动的流体层之间只有分子作用,牛顿剪切定
理只有在层流条件下才成立 充分发展的流动——流体速度沿流动方向
没有变化的流动 。
狭缝流动——两块足够大的平行平板(或板间距大大小于板宽的平行平板)间的流动 两
种形式——压差流(进出口压力差产生的流动)、剪切流(两壁面相对运
动产生的流动)。
14. 流量:单位时间通过流管内某一横截面的流体
15. 狭缝流动切应力与速度分布一般方程
y yx ∂∂τ= 1C y L
p +∆-*
βρcos 21gL p p p +-=∆* 21221C y C y L p u ++∆-=*μ
μ 管内和套管流动切应力与速度分布一般方程
r
C r L p rz 12+∆-=*τ 212ln 4C r C r L p u ++∆-=*μμ 16. 连续性方程一般式
0t z )ρν (y )ρν (x )ρν (z y x =∂∂+∂∂+∂∂+∂∂ρ 柱坐标中0)(z
)(r 1)r (r r 1t z r =∂∂+∂∂+∂∂+∂∂ρνρνθνρρθ 对不可压缩流体有
0z ν y ν x ν z y x =∂∂+∂∂+∂∂ 0z r 1r )r (r 1z r =∂∂+∂∂+∂∂νθννθ 17. 以应力表示运动方程: X 方向
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂+∂∂z y x f z ννy ν νx ννt νzx yx xx x x z x yx x x ττσρρ 18. 常粘度下的N -S 方程 )(3
1p 1f Dt D 2ννννρν⋅∇∇+∇+∇-= 不可压缩流体的N -S 方程
ννρν2p 1-f Dt D ∇+∇= 19. 平面运动: 这个流场中流体速度都平行于某一平面,且流体各物理量在与该平面垂
直的方向上没有变化的流动。
线流量:是线段与通过线段的法向速度的乘积。
速度环量:封闭曲线上的切向速度v s 沿封闭曲线的积分
20. 速度势函数 或 θ
ϕϕθ∂∂=∂∂=r 1,v r v r 流函数 或θ
ψψθ∂∂=∂∂=-,r 1v r v r 等势线:令速度势函数等于常数的曲线簇。
流线: 流函数为常数的曲线。
流网:流线与等势线交叉组成的表示流动特性的网线。
21. 点源——在无限平面上流体从一点沿径向直线均匀地向各方流出。
点汇——在无限平面上流体沿径向直线均匀地从各方流入一点。
点涡——流体在平面上的纯环流运动
偶极流:点源和点汇的叠加 源环:点源与点涡的叠加 汇环:点汇与点涡的叠加
22. 流动相似 包括几何相似,运动相似,动力相似
雷诺数 Re=μρυμυρυL L L F F ==22黏性力惯性力// 欧拉数 Eu=22惯性力压力//P ρυ
ρυP L L F F == 佛鲁德Fr=Lg g L F F 22重力惯性力/υρρυ== 斯特哈尔数 St=t L L
t F F υρυρυυ==//2惯性力t 惯性力 23. 层流,流体在管内流动时,其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。
湍流,也叫紊流,是一种微观上不规则的流动状态。
24. 边界层厚度:流体速度从u=0到u=0.99uo 对应的流体层厚度
卡门涡街,在80~90<Re<150时,边界层分离点在圆柱体背流面出现稳定的,非对称的,排列有规律的,旋转方向相反的,交替从物体脱落的漩涡,形成两行排列整齐向下运动的涡列。
x y v v x y φ
φ∂∂==∂∂,x y v v y x ψ
ψ∂∂==-∂∂。