流体力学知识点总结38183
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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
ΔF
ΔP
ΔT
A
ΔA
V
τ
法向应力周围流体作用
的表面力
切向应力
A P p ∆∆=A T ∆∆=τA
F A ∆∆=→∆lim 0δA
P
p A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力,即A 点的压强 A
T
A ∆∆=→∆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 F f m =u u v
v 2m s 3
/1000m
kg =ρ3
/2.1m
kg =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。 (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。
由于液体受压体积减小,dP 与dV 异号,加负号,以使к为正值;其值愈大,愈容易压缩。к的单位是“1/Pa ”。(平方米每牛)
体积弹性模量K 是压缩系数的倒数,用K 表示,单位是“Pa ”
液体的热膨胀系数:它表示在一定的压强下,温度增加1度,体积的相对增加率。
du T A dy μ
=⋅
dt dr dy du ⋅
=⋅=μ
μτdu u dy h
=ρ
μν=
dP
dV V dP V dV ⋅
-=-=1/κρ
ρ
κ
d
dP dV dP V K =-==1
单位为“1/K ”或“1/℃”
在一定压强下,体积的变化速度与温度成正比。水的压缩系数和热膨胀系数都很小。 P 增大 水的压缩系数K 减小 T 升高 水的膨胀系数增大 B 气体的压缩性和膨胀性
气体具有显着的可压缩性,一般情况下,常用气体(如空气、氮、氧、CO2等)的密度、压强和温度三者之间符合完全气体状态方程,即
理想气体状态方程 P —— 气体的绝对压强(Pa ); ρ —— 气体的密度(Kg/cm3); T —— 气体的热力学温度(K ); R —— 气体常数;在标准状态下, M 为气体的分子量,空气的气体常数R=287J/Kg .K 。 适用范围:当气体在很高的压强,很低温度下,或接近于液态时,其不再适用。
第二章 流体静力学
1 静止流体具有的特性
(1) 应力方向沿作用面的内发现方向。 (2) 静压强的大小与作用面的方位无关。 流体平衡微分方程
欧拉 在静止流体中,各点单位质量流体所受表面力 和质量力相平衡。
欧拉方程全微分形式:
2 等压面:压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)。
等压面的性质:平衡流体等压面上任一点的质量力恒正交于等压面。
由等压面的这一性质,便可根据质量力的方向来判断等压面的形状。质量力只有重力时,因重力的方向铅垂向下,可知等压面是水平面。若重力之外还有其它质量力作用时,等压面是与质量力的合力正交的非水平面。
dT
d dT
dV V
V ρρ
α
⋅-=⋅=11RT
P
=ρ
)/(8314R K Kg J M
⋅=⎪⎪⎪⎭
⎪⎪⎪
⎬⎫=∂∂-=∂∂-=∂∂-010101z p Z y p Y x p
X ρρρ)
d d d (d z Z y Y x X p
++=ρ0
=⋅s d f ϖ
ϖ