流体力学重点概念总结(可直接打印版)
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)运动规律以及流体与固体之间相互作用的学科。
它在工程、物理、化学、生物等多个领域都有着广泛的应用。
以下是对流体力学一些重要知识点的总结。
一、流体的物理性质1、密度流体的密度是指单位体积流体的质量。
对于液体,其密度通常较为稳定;而气体的密度则会随着压力和温度的变化而显著改变。
2、黏性黏性是流体内部阻碍其相对流动的一种特性。
黏性的大小用黏度来衡量。
牛顿流体遵循牛顿黏性定律,其黏度为常数;非牛顿流体的黏度则随流动条件而变化。
3、压缩性压缩性表示流体在压力作用下体积缩小的性质。
液体的压缩性通常很小,在大多数情况下可以忽略不计;气体的压缩性则较为显著。
二、流体静力学1、压力压力是指流体作用于单位面积上的力。
在静止流体中,压力的大小只与深度和流体的密度有关,遵循静压力基本方程。
2、帕斯卡定律加在密闭液体任一部分的压强,必然按其原来的大小,由液体向各个方向传递。
3、浮力物体在流体中受到的浮力等于排开流体的重量。
三、流体运动学1、流线与迹线流线是在某一瞬时,流场中一系列假想的曲线,曲线上每一点的切线方向都与该点的流速方向相同。
迹线则是某一流体质点在一段时间内运动的轨迹。
2、流量与流速流量是单位时间内通过某一截面的流体体积,流速是流体在单位时间内通过的距离。
四、流体动力学1、连续性方程连续性方程表明,在定常流动中,通过流管各截面的质量流量相等。
2、伯努利方程伯努利方程描述了理想流体在沿流线运动时,压力、速度和高度之间的关系。
其表达式为:\\frac{p}{\rho} +\frac{1}{2}v^2 + gh =\text{常数}\其中,\(p\)为压力,\(\rho\)为流体密度,\(v\)为流速,\(g\)为重力加速度,\(h\)为高度。
3、动量方程动量方程用于研究流体与固体之间的相互作用力。
五、黏性流体的流动1、层流与湍流层流是一种流体质点作有规则、分层的流动;湍流则是流体质点的运动杂乱无章。
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。
流体力学概念重点
流体力学概念流体:在任何微小剪切力作用下连续变形的物质。
流体质点:微小特征体内含有足够多的分子数并具有确定的宏观统计特性的分子集合。
连续介质模型:流体力学中假定组成流体的最小物质实体是流体质点,流体是由无限多个流体质点连绵不断地组成,质点之间不存在间隙,这就是连续介质模型。
引入连续介质模型之后,流体的宏观物理量如速度、压强、密度等,都可以表示为空间坐标和时间的连续函数。
粘性:流体抵抗剪切变形的一种属性。
当流体相对运动或剪切变形时,流体内部就产生切应力以抵抗之,这就是流体粘性的表现。
动力粘性系数才是流体粘性大小的度量,运动粘性系数并不能真实反映物体的粘性。
同一种流体的动力粘性系数与温度有很大关系,受压强影响很小。
液体的粘性主要取决于分子之间的距离和吸引力,温度升高粘性降低。
气体的粘性取决于分子间由热运动产生的动量交换,温度升高粘性增大。
理想流体:粘性系数等于零的流体。
所有的物质都具有一定的可压缩性。
不可压缩流体:不考虑流体密度的变化,换言之不考虑其可压缩性的影响的流体。
其体积弹性模量为无穷大。
质量力:流体所处的外力场作用在取定流体全部质点上的力。
是一种非接触力,或称超距力如重力和非惯性参考系中的惯性力。
质量力的大小与外力场的强度,流体质量的分布有关,如果流体质量均匀分布,也可称为体积力。
表面力:流体外的流体或物质作用在取定流体封闭边界面上的力。
表面力大小与封闭边界的面积和表面应力分布有关。
空间任意点的流体静压强大小与其作用面的方位无关,只是作用点位臵的函数。
上述结论适用于所有无粘性或有粘性但没有相对运动(无切应力)的流体,不管是否是静止的。
巴斯噶原理:自由表面上的压强变化瞬时传至静止流体内各点。
绝对压强:以完全真空状态为零压强计量的压强。
计示压强(相对压强):以当地大气压强为基准计量的压强。
计示压强= 绝对压强- 大气压强计示压强为正称表压;为负称真空度。
运用完全气体状态方程时要用绝对压强。
拉格朗日法:着眼于流体质点,设法描述每一个流体质点至始至终的运动过程,即位臵随时间的变化规律。
(完整word版)流体力学名词解释
流体力学概念总结1.连续介质模型:在流体力学的研究中,将实际由分子组成的结构用流体微元代替。
流体微元有足够数量的分子,连续充满它所占据的空间,这就是连续介质模型。
2.质量力:处于某种力场中的流体,所有质点均受有与质量成正比的力,这个力称为质量力。
3.表面力:指作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力。
4.流体的相对密度:某均质流体的质量与4℃同体积纯水的质量的比称为该流体的相对密度。
5.体胀系数:当压强不变而流体温度变化1K时,其体积的相对变化率,以α表示。
6.压缩率:当流体保持温度不变,所受压强改变时,其体积的相对变化率。
7.粘性:当流体在外力作用下,流体微元间出现相对运动时,随之产生阻碍流体层间相对运动的内摩擦力,流体产生内摩擦力的这种性质称为粘性。
8.动力粘度:单位速度梯度时内摩擦力的大小μ=τ∕(dv∕dh)9.运动粘度:动力粘度和流体密度的比值。
υ=μ/ρ10.恩氏粘度:被测液体与水粘度的比较值。
11.理想流体:一种假想的没有粘性的流体。
12.牛顿流体:在流体力学的研究中,凡切应力与速度梯度成线性关系,即服从牛顿内摩擦定律的流体,称为牛顿流体。
13.表面张力:引起液体自由表面欲成球形的收缩趋势的力称为表面张力。
14.静压强:当流体处于绝对静止或相对静止状态时,流体中的压强称为流体静压强。
15.有势质量力:质量力所做的功只与起点和终点的位置有关,这样的质量力称为有势质量力。
16.力的势函数: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,该函数称为力的势函数。
17.等压面:在充满平衡流体的空间,连接压强相等的各点所组成的面称等压面。
18.压力体:由所研究的曲面,通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由表面(或其延伸面)所围成的封闭体积叫做压力体。
19.实压力体:当所讨论的流体作用面为压力体的内表面时,称该压力体为实压力体。
20.虚压力体:当所讨论的流体作用面为压力体的外表面时,称该压力体为虚压力体。
《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。
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流体力学知识点总结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。
ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力pA周围流体作用的表面力切向应力作用于A上的平均压应力作用于A上的平均剪应力应力为A点压应力,即A点的压强法向应力为A点的剪应力切向应力应力的单位是帕斯卡(pa),1pa=1N/㎡,表面力具有传递性。
(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huu+duUzydyx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。
(3)压缩性和膨胀性压缩性: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。
T一定,dp增大,dv减小膨胀性:流体受热,体积膨胀,密度减小,温度下降后能恢复原状的性质。
P一定,dT增大,dV增大A液体的压缩性和膨胀性液体的压缩性用压缩系数表示压缩系数:在一定的温度下,压强增加单位P,液体体积的相对减小值。
流体力学知识点经典总结6页word
流体力学绪论一、流体力学的研究对象流体力学是以流体(包括液体和气体)为对象,研究其平衡和运动基本规律的科学。
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等。
二、国际单位与工程单位的换算关系第一章流体及其物理性质(主要是概念题,也有计算题的出现)一、流体的概念流体是在任意微小的剪切力作用下能发生连续的剪切变形的物质,流动性是流体的主要特征,流体可分为液体和气体二、连续介质假说流体是由空间上连续分布的流体质点构成的,质点是组成宏观流体的最小基元三、连续介质假说的意义四、常温常压下几种流体的密度水-----998 水银-----13550 空气-----1.205 单位3/ kg m五、压缩性和膨胀性流体根据压缩性可分为可压缩流体和不可压缩流体,不可压缩流体的密度为常数,当气体的速度小于70m/s、且压力和温度变化不大时,也可近似地将气体当做不可压缩流体处理。
六、流体的粘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,粘性的大小用粘度来度量,粘度又分为动力粘度μ和运动粘度ν,它们的关系是μνρ=七、牛顿内摩擦定律八、温度对流体粘性的影响温度升高时,液体的粘性降低,气体的粘性增加。
这是因为液体的粘性主要是液体分子之间的内聚力引起的,温度升高时,内聚力减弱,故粘性降低;而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动,温度越高,热运动越强烈,所以粘性就越大流体静力学一、流体上力的分类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。
清楚哪些力是表面力,哪些力是质量力二、流体静压力及其特性(重点掌握)当流体处于静止或相对静止时,流体单位面积的表面力称为流体静压强。
特性一:静止流体的应力只有法向分量(流体质点之间没有相对运动不存在切应力),且沿内法线方向。
特性二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。
三、压力差公式()dp Xdx Ydy Zdz ρ=++ 知道平衡方程的推导方法四、等压面及其特性在平衡流体中,压力相等的各点所组成的面称为等压面。
流体力学基本概念和方程汇总
流体力学基本概念和方程汇总流体力学是研究流体运动的力学学科,它涉及到液体和气体在外力作用下的行为和性质。
在流体力学中,有一些基本概念和方程被广泛应用于流体的描述和分析。
下面是流体力学的基本概念和方程的汇总。
一、基本概念1.流体:流体是指可流动的物质,包括液体和气体。
2.运动:流体在空间中的运动,通常包括速度、位置和加速度等因素。
3.静止:流体在空间中不运动的状态。
4.流速:流体在单位时间内通过一些截面的体积。
二、基本方程1.静力学方程:描述在静止状态下的流体行为。
在平衡状态下,流体中各点的压强相等。
2.动力学方程:描述流体在运动状态下的行为。
包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等方程。
-质量守恒方程:流体在宏观上的质量守恒,即在闭合系统中,质量的净进出量为零。
-动量守恒方程:描述流体动量的变化。
动量是质量与速度的乘积,动量守恒方程中考虑了流体流动的惯性和外力的作用。
-能量守恒方程:描述流体内部能量的变化。
能量守恒方程中考虑了热能和机械能的转换和损失。
3.伯努利方程:描述无黏流体在不受外力作用下沿流线的稳定流动。
它表明在流速增加的地方压强降低,为流体提供了加速的能源。
4.导体方程:描述流体内部流速分布的关系。
它是基于质量守恒、动量守恒和能量守恒方程来推导的。
三、附加方程1.状态方程:描述流体状态的方程,如理想气体状态方程pV=nRT。
2.粘性方程:描述流体黏性特性的方程。
黏性是流体内部分子间相互作用所产生的阻力,影响流体的粘度和黏性流动等现象。
3.边界条件:描述流体流动过程中与边界接触的物体对流体运动的影响。
边界条件包括无滑移条件、不透过条件和等温条件等。
4.各向同性方程:描述流体的等向性特性。
合理假设流体在各个方向上具有相同的特性,简化流体力学计算。
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。
流体力学知识重点(全)
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。
对于定常流场,流线也是迹线。
脉线:脉线是相பைடு நூலகம்通过某固定点的流体质点连城的线。
流体线:在流场中某时刻标记的一串首尾相连接的流体质点的连线,称为该时刻的流体线。由于这一串流体质点由同一时刻的标记,每一个质点到达下一时刻的流体线位置时间相同,因此又称为时间线。
流管:在流场中由通过任意非流线的封闭曲线上每一点流线所围成的管状面称为流管。
湍流:湍流运动是各种大小和不同涡量的涡旋叠加而形成的流动,在湍流运动中随即和逆序运动并存。
粘性影响区域:由壁面不滑移条件,在物体周围形成从物体熟读为零到外流速速梯度的区域。
空化:液体内局部压强降低到液体的饱和蒸气压时,液体内部或液固交界面上出现的蒸气或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程 。
空蚀:当流场低压区产生的空泡运动到高压区时,或者局部流场由低压周期性的变为高压时,空泡将发生溃灭;液体中运动物体受空化冲击后,表面出现的变形和材料剥蚀现象,又称剥蚀或气蚀.
流束:流管内的流体称为流束。
总流:工程上还将管道和管道壁所围成的流体看做无数微元流束的总和,称为总流。
恒定流:以时间为标准,若各空间点上的流动参数(速度、压强、密度等)皆不随时间变化,这样的流动是恒定流,反之为非恒定流。
均匀流:若质点的迁移加速度为零,即流动是均匀流,反之为非均匀流。
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。
流体力学重点概念总结(可直接打印版)
流体力学重点概念总结(可直接打印版)第一章绪论表面力,也称面积力,是指直接施加在隔离体表面上的接触力,其大小与作用面积成比例。
剪力、拉力和压力都属于表面力。
质量力是指作用于隔离体内每个流体质点上的力,其大小与质量成正比。
重力和惯性力都属于质量力。
流体的平衡或机械运动取决于流体本身的物理性质(内因)和作用在流体上的力(外因)。
XXX通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,并提出了牛顿内摩擦定律。
根据该定律,剪切应力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是反映流体粘滞性大小的系数,单位为N•s/m2.运动粘度ν等于动力粘度μ除以流体密度ρ。
第二章流体静力学流体静压强具有以下特性:首先,流体静压强是一种压应力,其方向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。
其次,在静止的流体中,任何点上的流体静压强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。
流体静力学基本方程为P=Po+pgh,其中Po为参考压力,p为流体密度,g为重力加速度,h为液体高度。
等压面是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,而相对压强以当地大气压为基准起算。
真空度是绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值。
测压管水头是单位重量液体具有的总势能。
在平面上,净水总压力是潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P,其大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
需要注意的是,只要平面面积与形心深度不变,面积上的总压力就与平面倾角θ无关,压心的位置与受压面倾角θ无直接关系,是通过XXX表现的,而压心总是在形心之下。
对于作用在曲面壁上的总压力,水平分力Px等于作用于该曲面的在铅直投影面上的投影(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。
垂直分力Pz等于该曲面上的压力体所包含的液体重,其作用线通过压力体的重心,方向铅垂指向受力面。
《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。
流体力学概念总结(打印版)
流体力学概念总结(打印版)第一篇:流体力学概念总结(打印版)第一章绪论工程流体力学的研究对象:工程流体力学以流体(包括液体和气体)为研究对象,研究流体宏观的平衡和运动的规律,流体与固体壁面之间的相互作用规律,以及这些规律在工程实际中的应用。
第二章流体的主要物理性质*流体的概念:凡是没有固定的形状,易于流动的物质就叫流体*流体质点:包含有大量流体分子,并能保持其宏观力学性能的微小单元体。
*连续介质的概念:在流体力学中,把流体质点作为最小的研究对象,从而把流体看成是1)由无数连续分布、彼此无间隙地2)占有整个流体空间的流体质点所组成的介质密度:单位体积的流体所具有的质量称为密度,以ρ表示重度:单位体积的流体所受的重力称为重度,以γ表示比体积:密度的倒数称为比体积,以υ表示。
它表示单位质量流体所占有的体积流体的相对密度:是指流体的重度与标准大气压下4℃纯水的重度的比值,用d表示。
*流体的热膨胀性:在一定压强下,流体体积随温度升高而增大的性质称为流体的热膨胀性。
*流体的压缩性:在一定温度下,流体体积随压强升高而减少的性质称为流体的压缩性可压缩流体:ρ随T 和p变化量很大,不可视为常量不可压缩流体:ρ随T 和p变化量很小,可视为常量。
*流体的粘性:流体流动时,在流体内部产生阻碍运动的摩擦力的性质叫流体的粘性。
牛顿内摩擦定律:牛顿经实验研究发现,流体运动产生的内摩擦力与沿接触面法线方向的速度变化(即速度梯度)成正比,与接触面的面积成正比,与流体的物理性质有关,而与接触面上的压强无关。
这个关系式称为牛顿内摩擦定律。
非牛顿流体:通常把满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,此时不随dυ/dn而变化,否则称为非牛顿流体。
动力粘度μ :动力粘度表示单位速度梯度下流体内摩擦应力的大小,它直接反映了流体粘性的大小运动粘度ν :在流体力学中,动力粘度与流体密度的比值称为运动粘度,以ν表示。
实际流体:具有粘性的流体叫实际流体(也叫粘性流体),理想流体:就是假想的没有粘性(μ= 0)的流体第三章流体静力学 *流体的平衡:(或者说静止)是指流体宏观质点之间没有相对运动,达到了相对的平衡。
流体力学总结复习(1)
流体力学总结复习(1)流体力学总结复习流体力学是研究流体运动规律和特性的学科,广泛应用于工程、地质、气象、海洋等众多领域。
下面我们来对流体力学知识进行一次总结复习。
一、基本概念1. 流体:能够流动,在外力作用下形状能够变化的物质。
2. 流动:在流体中,由于外力作用下引起的变形并迅速影响到流体的整个体积的现象。
3. 流量:单位时间内穿过某一横截面的流体体积。
4. 压力:单位面积上的力。
二、流体力学的基本方程1. 质量守恒定律(连续方程):流体在任意两个截面的实际流量相等。
2. 动量守恒定律(牛顿第二定律):力是液体加速度的乘数。
3. 能量守恒定律(伯努利方程):流体在稳态流动过程中,流速越大,压力越小,反之亦然。
三、常见问题1. 流体的稳定性问题:稳定流动和不稳定流动分别是哪两种类型,有何区别?答:稳定流动指的是流体在正常工作状态下保持相同的流速、流量或密度的现象;不稳定流动指流体存在涡流,会导致流体在某些区域压力变低,而在其它区域则压力变高的现象。
2. 压力的公式推算问题:在同一高度、不同密度流体内,相等的质量在重力作用下会产生相等的压力,如何推算压力的公式?答:根据巴斯德公式p=F/A可得出,同等质量下仅仅因为液体密度而引起压力的不同,则对应产生的质量也相对应减小或增大,乘上液体密度,可得出公式p= (F/m)/A =g(h1-h2)/A。
其中,F为质量,A为面积,g为重力加速度,h1-h2为液体高度差。
3. 管道系统的计算问题:已知流量、水管长度、摩擦系数等参数,如何通过管路系统的计算公式推算管道流量?答:在未考虑管道阻力的前提下,管道系统的计算公式为Q=C*A*V。
其中,Q为单位时间内的流量,C为摩擦系数,A为管道横截面积,V为流速。
在考虑管道阻力之后,还需要增加修正系数,将管道阻力纳入考虑之中。
四、结语上述流体力学的相关内容是我们学习和应用流体力学的基础,同时也是我们将来学习更为复杂的流体力学问题的必要条件。
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。
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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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。
作用在曲面壁上的总压力—垂直分力作用于曲面上的静水总压力P的铅垂分力Pz等于该曲面上的压力体所包含的液体重,其作用线通过压力体的重心,方向铅垂指向受力面。
帕斯卡原理:静止不可压缩流体内任意一点的压强变化等值传递到流体内的其他各点;重力场中静止流体等压面的特点(1)静止、同一水平面;(2)质量力仅有重力;(3)连通;(4)连通的介质为同一均质流;第三章流体运动学拉格朗日方法:是以流场中每一流体质点作为描述对象的方法,它以流体个别质点随时间的运动为基础,通过综合足够多的质点(即质点系)运动来确定整个流体的流动。
----质点系法欧拉法:是以流体质点流经流场中各空间点的运动即以流场作为描述对象研究流动的方法——流场法。
流体质点的加速度(流速对时间求导)有两部分组成:1)时变加速度(当地加速度)——流动过程中流场由于速度随时间变化而引起的加速度;2)位变加速度(迁移加速度)——流动过程中流场中速度分布不均,因位置变化而引起的加速度。
流线流线的定义:是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。
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。
c、流线簇的疏密反映了速度的大小迹线迹线的定义:是指某一质点在某一时段内的运动轨迹线。
层流与紊流层流:亦称片流,是指流体质点不互相混杂,流体质点作有条不紊的有序的直线运动。
层流特点(1)有序性。
(2)水头损失与流速的一次方成正比 Hf=kv 。
(3)在流速较小且雷诺数Re较小时发生。
(4)层流遵循牛顿内摩擦定律,粘性抑制或约束质点作横向运动。
紊流:是指随流速增大,流层逐渐不稳定,质点相互混掺,流体质点沿很不规则无序的路径运动。
紊流特点:①无序性、随机性、有旋性、混合性。
②在圆管流中水头损失与流速的1.75~2次方成正比。
Hf=kv 1.75~2③在流速较大(雷诺数较大)时发生。
4 紊流发生是受粘性和紊动共同作用的结果有压流与无压流(1)有压流:流体充满整个流动空间,在压力作用下的流动。
(2)无压流:流体具有与大气相接触的自由表面(未充满整个流动空间),在重力作用下的流动。
(3)满流:流体充满整个流动空间。
(4)非满流:流体为充满整个流动空间。
有旋流和无旋流有旋流:亦称“涡流”。
流体质点(微团)在运动中不仅发生平动(或形变),而且绕着自身的瞬时轴线作旋转运动。
无旋流:亦称“势流”、“有势流”。
流体在运动中,它的微小单元只有平动或变形,但不发生旋转运动,即流体质点不绕其自身任意轴转动。
恒定流与非恒定流恒定流:是指流场中的流体流动,空间点上各水力运动要素均不随时间而变化。
严格的恒定流只可能发生在层流,在紊流中,由于流动的无序,其实流速或压强总有脉动,但若取时间平均流速(时均流速)非恒定流:是指流场中的流体流动,空间点上各水力运动要素均随时间的变化而变化。
在非恒定流情况下,流线的位置随时间而变;流线与迹线不重合。
在恒定流情况下,流线的位置不随时间而变,且与迹线重合。
均匀流与非均匀流均匀流——迁移加速度为0均匀流中各过水断面上的流速分布图沿程不变,过水断面是平面,沿程各过水断面的形状和大小都保持一样。
例: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。
非均匀流——迁移加速度不等于0的流动非均匀流中流场中相应点的流速大小或方向或同时二者沿程改变,即沿流程方向速度分布不均。
(非均匀流又可分为急变流和渐变流)。
渐变流与急变流渐变流:沿程逐渐改变的流动。
特征:1)流线之间的夹角很小即流线几乎是平行的),同时流线的曲率半径又很大(即流线几乎是直线),其极限是均匀流;2)过水断面可看作是平面;3)渐变流的加速度很小,所以惯性力很小,可以忽略不计,质量力只考虑重力作用。
急变流:沿程急剧改变的流动。
特征:1)流线间夹角很大或曲率半径较小或二者兼而有之,流线是曲线。
2)急变流的加速度较大,因而惯性力不可忽略。
第四章流体动力学基础元流的伯努利方程元流伯努利方程的物理意义与几何意义z:是元流过流断面上单位重量流体从某一基准面算起所具有的位能,称单位位能。
p/ρg : 是元流过流断面上单位重量流体所具有的压能,称单位压能。
z+p/ρg: 是元流过流断面上单位重量流体从某一基准面算起所具有势能,称单位势能。
u 2/ 2g: 是元流过流断面上单位重量流体所具有的动能(kinetic energy),称单位动能。
(1)物理意义:1)元流各过流断面上单位重量流体所具有的机械能(位能、压能、动能之和)沿流程保持不变;2)也表示了元流在不同过流断面上单位重量流体所具有的位能、压能、动能之间可以相互转化的关系。
z 是位置水头;p/ρg 是压强水头;z+p/ρg 是测压管水头;u 2/ 2g是速度水头(velocity head)(2)几何意义:1)元流各过流断面上总水头H(位置水头、压强水头、速度水头之和)沿流程保持不变。
2)也表示了元流在不同过流断面上位置水头、压强水头、速度水头之间可以相互转化的关系。
皮托管测流速常见的皮托管是由装有一半圆球探头的双层套管组成,并在两管末端联接上压差计。
探头端点A处开一小孔与内套管相连,直通压差计的一肢;外套管侧表面沿圆周均匀地开一排与外管壁相垂直的小孔(静压孔),直通压差计的另一肢。
测速时,将皮托管放置在欲测速度的恒定流中某点A,探头对着来流,使管轴与流体运动的方向相一致。
流体的速度接近探头时逐渐减低,流至探头端点处速度为零。
恒定总流的伯努利方程(1)物理意义位(置势)能 Z:表示过流断面上单位重量流体所具有的重力势能;压(力势)能 p/ρg:表示过流断面上单位重量的流体所具有的压力势能;动能αv2/2g:表示过流断面上单位重量的流体所具有的平均动能;(2)几何意义z:称为断面位置水头;p/ρg:称为断面压强水头;αv2/2g:称为断面速度水头;z+p/ρg:称为断面测压管水头;z+p/ρg+u2/2g=H :称为断面总水头。
这些量都具有长度的量纲[L],将这些具有水位高度的量称为水头。
总水头线:沿流管各总水头值的连线,是流管坐标的函数。
水头线:沿流管各测压管水头值的连线,是流管坐标的函数。
水力坡度:单位长度上的水头损失。
测压管水头线坡度:单位长度上测压管水头的降低或升高。
对均匀流动,则总水头线与测压管水头线平行,即J = JP能量方程(伯努力方程)适用条件1)恒定流动;2)流体不可压缩;3)质量力只有重力作用;4)两过水断面处为均匀流或渐变流;5)流量沿程不变;6)两过水断面间无能量输入输出。
第六章流动阻力和水头损失产生流动阻力和能量损失的根源:流体的粘性和紊动。
hw:单位重量流体的平均能量损失称为水头损失。
沿程阻力和沿程水头损失:沿程阻力:当限制流动的固体边界使流体作均匀流动时,流动阻力只有沿程不变的切应力形成的阻力。
沿程水头损失:由沿程阻力作功而引起的水头损失。
沿程水头损失hf:主要由于“摩擦阻力”所引起的,随流程的增加而增加。
局部阻力和局部水头损失局部阻力:液流因固体边界急剧改变而引起速度分布的变化,从而产生的阻力称为局部阻力。
局部水头损失:由局部阻力作功而引起的水头损失称为局部水头损失。
局部阻力水头损失hj :主要是因为固体边界形状突然改变,从而引起水流内部结构遭受破坏,产生漩涡,以及在局部阻力之后,水流还要重新调整结构以适应新的均匀流条件所造成的。
水头线图的绘制方法:1、绘制总水头线。
总水头线总是沿程下降。
在有局部水头损失的地段,有较集中的下降;在有沿程水头损失的地段,则逐渐的下降。
在有外加能量的地点,则有一个集中的上升。
2、绘制测压管水头线。
测压管水头线比总水头线处处低一个流速水头值。
测压管水头线可能沿程下降,也可能会升高。
3、利用已知边界条件作为水头线的起点和终点。
注意:1、理想流动流体的总水头线为水平线;2、实际流动流体的总水头线恒为下降曲线;3、测压管水头线可升、可降、可水平。
4、若是均匀流,则总水头线平行于测压管水头线,即J=JP。
3、流态的判别准则——临界雷诺数Rec雷诺实验揭示了水流的两种流动状态:层流和紊流;并测定了流动损失及水流速度与流态之间的关系。
(1)临界流速判别:因不同的管径大小、流体种类和流体温度,得到的临界流速不同。
(2)临界雷诺数判别:临界流速v与过流断面的特性几何尺寸(管径)d、流体的动力粘度μ和密度ρ有关,这四个量可以组成一个特征数(量纲一的量或无量纲数)称雷诺数Re雷诺数的物理意义:雷诺数是以宏观特征量表征的流体质点所受惯性力与粘性力之比。
粘性底层:圆管作湍流运动时,靠近管壁处存在着一薄层,该层内流速梯度较大,粘性影响不可忽略,紊流附加切应力可以忽略,速度近似呈线性分布,这一薄层就称为粘性底层。