流体力学-总结+复习
(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。
流体力学归纳总结
流体⼒学归纳总结流体⼒学⼀、流体的主要物性与流体静⼒学1、静⽌状态下的流体不能承受剪应⼒,不能抵抗剪切变形。
2、粘性:内摩擦⼒的特性就是粘性,也是运动流体抵抗剪切变形的能⼒,是运动流体产⽣机械能损失的根源;主要与流体的种类和温度有关,温度上升粘性减⼩,与压强没关系。
3、⽜顿内摩擦定律:du F Ady µ= F d u A d yτµ== 相关因素:粘性系数、⾯积、速度、距离;与接触⾯的压⼒没有关系。
例1:如图6-1所⽰,平板与固体壁⾯间间距为1mm,流体的动⼒黏滞系数为0.1Pa.S, 以50N 的⼒拖动,速度为1m/s,平板的⾯积是()m 2。
解:F F A du dyδµνµ===0.5 例2:如图6-2所⽰,已知活塞直径d=100mm,长l=100mm ⽓缸直径D=100.4mm,其间充满黏滞系数为0.1Pa·s 的油,活塞以2m/s 的速度运动时,需要的拉⼒F 为()N 。
解:3320.1[(10010)0.1]31.40.210du F AN dy µπ--===? 4、记忆个参数,常温下空⽓的密度31.205/m kg ρ=。
5、表⾯⼒作⽤在流体隔离体表⾯上,起⼤⼩和作⽤⾯积成正⽐,如正压⼒、剪切⼒;质量⼒作⽤在流体隔离体内每个流体微团上,其⼤⼩与流体质量成正⽐,如重⼒、惯性⼒,单位质量⼒的单位与加速度相同,是2/m s 。
6、流体静压强的特征: A 、垂直指向作⽤⾯,即静压强的⽅向与作⽤⾯的内法线⽅向相同; B 、任⼀点的静压强与作⽤⾯的⽅位⽆关,与该点为位置、流体的种类、当地重⼒加速度等因素有关。
7、流体静⼒学基本⽅程 0p p gh ρ=+2198/98at kN m kPa ==⼀个⼯程⼤⽓压相当于735mm 汞柱或者10m ⽔柱对柱底产⽣的压强。
8、绝对压强、相对压强、真空压强、真空值公式1:a p p p =-相对绝对公式2:=a p p p -真空绝对p 真空叫做真空压强,也叫真空值。
工程流体力学知识点总结
工程流体力学知识点总结一、工程流体力学的内容1.流体力学的基本概念工程流体力学是一门重要的工程学科,它是研究运动的流体分布特性、流动过程的动力学特征、流体受力的控制机理以及提供理论支持的工程应用理论。
它综合了物理学、数学、材料学和力学等知识,它包括流体动力学、传热传质、流体力学和流体机械等方面的研究内容。
2.流体动力学流体动力学是流体运动的力学理论,它研究的是流体中的物理量,如流速、压力、密度等的变化和流体运动的规律。
它是流体物理学的基本内容,是工程流体力学的基础理论。
它的研究内容主要包括流体的静力学、流体的流变力学、流体的流动特性、流体的热力学性质、流体的动力学和流体的流动特性等。
3.传热传质传热传质是研究流体在传热和传质的过程中热量和物质的传递机理的一门学科。
它包括流体的热传导、热对流和热辐射、物质的传质、物质输运等方面的内容。
4.流体力学流体力学是一门综合学科,是研究流体的能量、动量和位置变化的动力学特性及其应用的学科。
流体力学研究的内容包括流体的流量和压力、流体的质量和动量、流体的流速、流体的流动特性等。
它主要研究的是流体受力的特性和运动特性,是工程流体力学中最重要的学科之一。
5.流体机械的理论流体机械是研究利用流体动力驱动转子的机械装置的科学,包括机械装置的流体的传动特性、涡轮机械和泵的流量控制、流体中的变频调速以及比热容与流场等。
它是工程流体力学中的重要内容,也是工程设计的重要基础。
二、工程流体力学的应用工程流体力学的基本理论可以应用于各种工程中,如机械制造、空气动力学、海洋技术、热能技术、新能源技术、能源储存和节能技术、化工反应技术等。
它在社会经济建设中发挥着重要作用,可以为社会生产提供良好的环境保护技术手段,也可以为工程设计和技术开发提供依据。
流体流动知识点总结归纳
流体流动知识点总结归纳流体力学是研究流体流动规律的一门学科,其研究对象涉及液体和气体的流动,包括流体的性质、流体流动的运动规律、流体的控制以及流体力学在工程和科学领域的应用等方面。
在这篇文章中,我们将对流体流动的一些基本知识点进行总结归纳,以便读者对这一领域有一个清晰的了解。
一、流体的性质1. 流体的定义流体是指那些易于变形,并且没有固定形状的物质。
流体包括液体和气体两种状态,其共同特点是具有流动性。
2. 流体的密度和压力流体的密度是指流体单位体积的质量,常用符号ρ表示。
流体的压力是指单位面积上受到的力的大小,它与流体的密度和流体所在深度有关。
3. 流体的黏性流体的黏性是指流体内部分子之间的相互作用力,黏性越大,流体的内部抵抗力越大,流动越不容易。
黏性会对流体的流动性能产生影响,需要在实际工程中进行考虑。
二、流体流动的基本原理1. 流体的叠加原理流体的叠加原理是指当多个流体同时流动时,它们的速度矢量叠加,得到合成的速度矢量。
这个原理在实际工程中有很多应用,例如飞机的空气动力学设计和水流的流体力学研究等。
2. 流体的连续性方程流体的连续性方程是描述流体在运动过程中质量守恒的基本方程,它表明流体在流动过程中质量的变化等于流入流出的质量之差。
3. 流体的动量方程流体的动量方程描述了流体在运动过程中动量守恒的基本原理,它表明流体在受到外力作用后所产生的加速度与外力的大小和方向有关。
4. 流体的能量方程流体的能量方程描述了流体在运动过程中能量守恒的基本原理,它表明流体在流动过程中所受到的压力和速度的变化与能量的转化和损失相关。
三、流体的流动类型1. 定常流动和非定常流动定常流动是指流体在任意一点上的流速和流量随时间不变的流动状态,而非定常流动则是指流体在不同时间点上的流速和流量随时间有变化的流动状态。
2. 层流流动和湍流流动层流流动是指流体在管道内流动时,各层流体之间的相互滑动,流态变化连续,流线互不交叉。
流体力学资料复习整理
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:运动流体存在摩擦力的特性(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.牛顿摩擦定律: 单位面积上的摩擦力为: 摩擦力为: 此式即为牛顿摩擦定律公式。
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 摩擦力是成对出现的,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。
流体力学全部总结
(二)图解法
适用范围:规则受压平面上的静水总压力及其作用点的求解 原理:静水总压力大小等于压强分布图的体积,其作用 线通过压强分布图的形心,该作用线与受压面的交点便 是总压力的作用点(压心D)。
液体作用在曲面上的总压力
一、曲面上的总压力 • 水平分力Px
Px dPx hdAz hc Az pc AZ
z1
p1 g
u12 2g
z2
p2 g
u2 2 2g
上式被称为理想流体元流伯诺里方程 ,该式由瑞士物理学家 D.Bernoulli于1738年首先推出,称伯诺里方程 。
应用条件:恒定流 不可压缩流体 质量力仅重力 微小流束(元流)
三、理想流体元流伯诺里方程的物理意义与几何意义
几何意义
p x p y p z pn
X
流体平衡微分方程 (欧拉平衡方程)
1 p x 1 p y 1 p z
Y Z
0 0 0
物理意义:处于平衡状态的流体,单位质量流体所受的表面力分量与质量
力分量彼此相等。压强沿轴向的变化率( p , p , p )等于该轴向单位体积上的 x y z 质量力的分量(X, Y, Z)。
u x x
u y y
u z z
0
适用范围:理想流体恒定流的不可压缩流体流动。
二、恒定总流连续性方程
取一段总流,过流断面面积为A1和A2;总流中 任取元流,过流断面面积分别为dA1和dA2,流速为 恒定流时流管形状与位置不随时间改变; u1和u2
考虑到: 不可能有流体经流管侧面流进或流出; 流体是连续介质,元流内部不存在空隙;
第三节 连续性方程
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。
流体学小知识点总结
流体学小知识点总结
流体力学的基本概念包括流体的性质如压力、密度、黏度、表面张力、粘性、并且需要注意流体的类型如牛顿流体和非牛顿流体。
流体的运动包括流体的直线运动和曲线运动,对于流体力学的研究,需要了解如何描述流体的运动、速度分布和流线等。
此外,还需要了解流体力学的实验方法和模拟方法,包括雷诺数、科里奥利力等。
最重要的应用是通过流体的运动来实现工程的设计和改进。
在空气动力学中,翼型设计是重要的一环,研究翼型在各种条件下的流动特性,以及飞机、汽车等车辆的空气阻力可以有效地减少气动力的损失,提高能效。
在水力学中,通过研究河流、水库、水电站的水流情况,可以避免水灾、引发治理。
当然,还有其他很多应用,如气象学、地质学等等。
总之,流体力学是一门非常有用和有趣的学科,通过研究流体的性质和运动规律,可以帮助人类更好地理解自然,同时也为工程技术的发展提供了重要的理论工具。
通过对流体力学的学习,不仅可以提高自己的物理学水平,更可以为人类社会的发展贡献自己的力量。
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。
流体力学-总结复习
流体力学总结+复习第一章 绪论一、流体力学与专业的关系流体力学——是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。
主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
研究对象:研究得最多的流体是液体和气体。
根底知识:牛顿运动定律、质量守恒定律、动量〔矩〕定律等物理学和高等数学的根底知识。
后续课程:船舶静力学、船舶阻力、船舶推进、船舶操纵等都是以它为根底的。
二、连续介质模型连续介质:质点连续地充满所占空间的流体。
流体质点(或称流体微团) :忽略尺寸效应但包含无数分子的流体最小单元。
连续介质模型:流体由流体质点组成,流体质点连续的、无间隙的分布于整个流场中。
三、流体性质密度:单位体积流体的质量。
以表示,单位:kg/m 3。
0limA V m dmV dVρ∆→∆==∆ 重度:单位体积流体的重量。
以 γ 表示,单位:N/m 3。
0lim A V G dGV dVγ∆→∆==∆ 密度和重度之间的关系为:g γρ=流体的粘性:流体在运动的状态下,产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。
,其中μ为粘性系数,单位:N ·s /m 2=Pa ·sm 2/s 粘性产生的原因:是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。
牛顿流体:内摩擦力按粘性定律变化的流体。
非牛顿流体:内摩擦力不按粘性定律变化的流体。
四、作用于流体上的力质量力〔体积力〕:其大小与流体质量〔或体积〕成正比的力,称为质量力。
例如重000lim,lim,limy xzm m m F F F Y Z mm m→→→=== 外表力:五、流体静压特性特性一:静止流体的压力沿作用面的内法线方向特性二:静止流体中任意一点的压力大小与作用面的方向无关,只是该点的坐标函数。
六、压力的表示方法和单位绝对压力p abs :以绝对真空为基准计算的压力。
相对压力p :以大气压p a 为基准计算计的压力,其值即为绝对压力超过当地大气压的数值。
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。
流体力学总结
流体力学总结第一章流体及其物理性质1. 流体:流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质,只要这种力继续作用,流体就将继续变形,直到外力停顿作用为止。
流体一般不能承受拉力,在静止状态下也不能承受切向力,在任何微小切向力的作用下,流体就会变形,产生流动 2. 流体特性:易流动(易变形)性、可压缩性、粘性 3. 流体质点:宏观无穷小、微观无穷大的微量流体。
4. 流体连续性假设:流体可视为由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。
稀薄空气和激波情况下不适合。
5. 密度0limV m m V V δδρδ→==重度0lim V G Gg V Vδδγρδ→===比体积1v ρ=6. 相对密度:是指*流体的密度与标准大气压下4︒C 时纯水的密度〔1000〕之比w wS ρρρ=为4︒C 时纯水的密度13.6Hg S = 7. 混合气体密度1ni ii ρρα==∑8. 体积压缩系数:温度不变,单位压强增量引起的流体体积变化率。
体积压缩系数的倒数为体积模量1P PK β=9. 温度膨胀系数:压强不变,单位温升引起的流体体积变化率。
10. 不可压缩流体:流体受压体积不减少,受热体积不膨胀,密度保持为常数,液体视为不可压缩流体。
气体流速不高,压强变化小视为不可压缩流体 11. 牛顿内摩擦定律:du dyτμ=黏度du dyτμ=流体静止粘性无法表示出来,压强对黏度影响较小,温度升高,液体黏度降低,气体黏度增加μυρ=。
满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体。
12. 理想流体:黏度为0,即0μ=。
完全气体:热力学中的理想气体第二章流体静力学1. 外表力:流体压强p 为法向外表应力,内摩擦τ是切向外表应力〔静止时为0〕。
2. 质量力〔体积力〕:*种力场对流体的作用力,不需要接触。
重力、电磁力、电场力、虚加的惯性力 3. 单位质量力:x y z Ff f i f j f k m==++,单位与加速度一样2m s 4. 流体静压强:1〕流体静压强的方向总是和作用面相垂直且指向该作用面,即沿着作用面的内法线方向2〕在静止流体内部任意点处的流体静压强在各个方向都是相等的。
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。
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。
上海市考研力学复习资料流体力学重点公式整理
上海市考研力学复习资料流体力学重点公式整理一、液体静力学1. 压力 (P) 的定义:单位面积上垂直作用的力。
2. 压力的计算公式:P = F / A,其中 F 表示作用力,A 表示作用面积。
3. 压强 (p) 的定义:液体压力除以液体所受面积。
4. 压强的计算公式:p = P / A5. 海伦公式:用于计算三角形面积。
二、连续介质力学基础1. 质量守恒定律:在不受外力作用的情况下,连续介质内的质量保持不变。
2. 动量守恒定律:对于封闭系统,在任意时刻流体的动量总量保持不变。
3. 流体流动的欧拉方程:描述流体运动的基本方程之一,表示流体质点质心的运动。
4. 流体流动的纳维-斯托克斯方程:描述流体运动的基本方程之一,表示流体速度的变化。
5. 边界层理论:研究流体在壁面附近速度变化比较剧烈的区域。
三、流体动力学1. 速度势函数:对于无旋流,存在速度势函数,使得流体速度可以表示为速度势函数的梯度。
2. 流函数:对于无源流,存在流函数,使得流体速度可以表示为流函数的旋度。
3. 琴生定理:用于求解流体在给定几何形状中的流动问题,表示在闭合曲线上的面积分等于该曲线上的线积分。
4. Bernoulli方程:描述流体运动的基本方程之一,表示单位质量的流体沿流线所具有的能量。
5. 流量守恒定律:在稳定流动情况下,单位时间内通过管道截面的流体质量不变。
四、黏性流体力学1. 卡门方程:用于描述黏性流体的流动状态和速度分布。
2. Re数(雷诺数):用于描述流体静态应力和黏性应力比值的无量纲值。
3. 粘度(η) 的定义:流体流动过程中抵抗剪切力的能力。
4. 接触角(θ) 的定义:液滴或液体与固体之间接触处的角度。
5. 斯托克斯定律:描述了小粒子在流体中的运动规律,由黏性力和重力共同决定。
以上所列公式为流体力学复习中重点需要掌握的内容,通过掌握这些公式,能够准确描述流体力学中的各种现象和问题,为进一步学习和研究提供了基础。
在考研复习中,通过理解和掌握这些公式,并运用到实际问题中进行分析和解决,将有助于提高对流体力学的理解和应用能力。
流体力学复习题及答案
流体力学复习题及答案流体力学是一门研究流体(液体和气体)运动规律及其与固体边界相互作用的科学。
以下是一些流体力学的复习题及答案,以帮助学生更好地掌握这门学科的基本概念和计算方法。
一、选择题1. 流体力学中的流体包括哪些类型?A. 液体B. 气体C. 液体和气体D. 固体答案:C2. 流体静压的特点是?A. 随深度线性增加B. 随深度线性减少C. 与深度无关D. 随深度非线性变化答案:A3. 流体的粘性对流动有什么影响?A. 增加流动阻力B. 减少流动阻力C. 无影响D. 取决于流体的密度答案:A二、填空题4. 流体力学中的雷诺数(Re)是无量纲数,用于描述流体流动的_________。
答案:惯性力与粘性力的相对重要性5. 根据流体的流动速度和压力分布,流体流动可以分为_________和_________。
答案:层流;湍流三、简答题6. 描述伯努利定理的基本内容。
答案:伯努利定理指出,在理想流体(不可压缩、无粘性)的稳定流动中,沿流线的压力能、动能和势能之和是常数。
7. 什么是流体的压缩性,它对流体流动有什么影响?答案:流体的压缩性是指流体在压力作用下体积变化的能力。
压缩性高的流体在压力变化下体积变化较大,这会影响流体的流动特性,例如在高速流动中可能导致激波的形成。
四、计算题8. 假设有一个水平管道,内径为0.1米,水的流速为2米/秒,求管道内水的雷诺数。
答案:首先,我们需要知道水的密度(ρ)和动力粘度(μ)。
假设水的密度为1000 kg/m³,动力粘度为1.002×10⁻³ Pa·s。
雷诺数的计算公式为:Re = (ρVD) / μ,其中V是流速,D是管道直径。
将已知数值代入公式,得到Re = (1000 × 2 × 0.1) /(1.002×10⁻³) ≈ 199600。
五、论述题9. 论述流体力学在工程应用中的重要性。
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)的运动规律以及流体与固体之间相互作用的学科。
它在许多领域都有着广泛的应用,如航空航天、水利工程、能源开发、生物医学等。
下面将对流体力学的一些重要知识点进行总结。
一、流体的物理性质1、密度和比容密度是指单位体积流体的质量,用ρ 表示。
比容则是单位质量流体所占的体积,是密度的倒数,用ν 表示。
2、压缩性和膨胀性压缩性是指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 来表示。
膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的性质,用体积膨胀系数α 来表示。
液体的压缩性和膨胀性通常较小,可视为不可压缩和不可膨胀流体;而气体的压缩性和膨胀性较为显著。
3、粘性粘性是流体内部产生内摩擦力以阻碍流体相对运动的性质。
粘性的大小用动力粘度μ 或运动粘度ν 来表示。
牛顿内摩擦定律指出,相邻两层流体之间的切应力与速度梯度成正比。
4、表面张力液体表面由于分子引力不均衡而产生的沿表面切线方向的拉力称为表面张力。
表面张力会使液体表面有收缩的趋势,在一些涉及小尺度流动的问题中需要考虑。
二、流体静力学1、静压强及其特性静止流体中任一点的压强大小与作用面的方位无关,只与该点的位置有关,即静压强各向同性。
2、欧拉平衡方程在静止流体中,单位质量流体所受的质量力和表面力平衡,由此可以导出欧拉平衡方程。
3、重力作用下的静压强分布在重力作用下,静止液体中的压强随深度呈线性增加,其计算公式为 p = p0 +ρgh,其中 p0 为液面压强,h 为深度。
4、压力的表示方法绝对压强是以绝对真空为基准计量的压强;相对压强是以当地大气压为基准计量的压强。
真空度则是当绝对压强小于大气压时,相对压强为负值,其绝对值称为真空度。
5、作用在平面上的静水总压力对于垂直放置的平面,静水总压力的大小等于受压面面积与形心处压强的乘积,其作用点位于受压面的形心之下。
6、作用在曲面上的静水总压力将曲面所受静水总压力分解为水平方向和垂直方向的分力进行计算。
工程流体力学复习要点总结
工程流体力学复习要点总结流体力学一,绪论1,流体: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.流体分类:液体,气体。
3.流体力学的研究方法:①理论方法②实验法③计算法4.流体介质:是指流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体。
5.连续介质:无穷多个、无穷小的、紧密相邻、连绵不断的流体质点组成的一中绝无间隙的介质。
提出连续介质的目的:①符合实际情况②便于使用数学工具。
6.流体的主要物理性质:a,流体的密度与重度 b,黏性 c,压缩性和膨胀性 d,表面张力。
7.黏性:流体运动时,其内部质点沿接触面相对运动,产生内摩擦力以阻止流体变形的性质,就是流体的黏性。
8.根据牛顿内摩擦定律,流体分为两种:牛顿流体、非牛顿流体。
非牛顿流体分为:塑性流体、假塑性流体、胀塑性流体。
9.μ和ν的单位。
10.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。
11.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。
弹性模量E=1/βp N/m2βp βt12.不可压缩流体:将流体的压缩系数和膨胀系数都看作零的流体。
二,流体静力学1.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。
2.欧拉平衡微分方程:欧拉平衡微分方程的综合形式也叫压强微分公式:3.等压面:流体中压强相等的各点所组成的平面或曲面。
其性质:①等压面也是等势面②等压面与单位质量力垂直③两种不相混合液体的交界面是等压面。
4.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’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。
(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. T 为A 点的剪应力Pl A应力的单位是帕斯卡(pa ), 1pa=1N/ m 2,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 重力、惯性力、uv 生力、离心力)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):34°时的水1000 kg / m 3(2)粘性F Bm单位为应力_P作用于A 上的平均压应力周围流体作用 的表面力切向应力法向应力P APliPH为A 点压应力,即A 点的压强切向应力(常见的质量力:20 C 时的空气1.2kg /m 3作用于A 上的平均剪应力说明: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 f 门气体 T f 卩匸无黏性流体无粘性流体,是指无粘性即口 =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。
dV /V1 dV dP V dP由于液体受压体积减小,dP 与dV 异号,加负号,以使K 为正值;其值愈大,愈容易压缩。
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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流体力学总结+复习第一章绪论一、流体力学与专业的关系流体力学——是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。
主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
研究对象:研究得最多的流体是液体和气体。
基础知识:牛顿运动定律、质量守恒定律、动量(矩)定律等物理学和高等数学的基础知识。
后续课程:船舶静力学、船舶阻力、船舶推进、船舶操纵等都是以它为基础的。
二、连续介质模型连续介质:质点连续地充满所占空间的流体。
流体质点(或称流体微团):忽略尺寸效应但包含无数分子的流体最小单元。
连续介质模型:流体由流体质点组成,流体质点连续的、无间隙的分布于整个流场中。
三、流体性质密度:单位体积流体的质量。
以ρ表示,单位:kg/m3重度:单位体积流体的重量。
以γ表示,单位:N/m3密度和重度之间的关系为:流体的粘性:流体在运动的状态下,产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。
,其中μ为粘性系数,单位:N·s/m2=Pa·sm2/s粘性产生的原因:是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。
牛顿流体:内摩擦力按粘性定律变化的流体。
非牛顿流体:内摩擦力不按粘性定律变化的流体。
四、作用于流体上的力质量力(体积力):其大小与流体质量(或体积)成正比的力,称为质量力。
例如重000lim,lim,limy xzm m m F F F Y Z mm m→→→=== 表面力:五、流体静压特性特性一:静止流体的压力沿作用面的内法线方向特性二:静止流体中任意一点的压力大小与作用面的方向无关,只是该点的坐标函数。
六、压力的表示方法和单位绝对压力p abs :以绝对真空为基准计算的压力。
相对压力p :以大气压p a 为基准计算计的压力,其值即为绝对压力超过当地大气压的数值。
p=p abs - p a真空度p v :p v =p a - p abs = - p国际单位制(SI ):N /m 2 或 Pa 。
1 Pa = 1N /m 2 液柱高:长度单位,如水银柱、水柱等。
大气压:包括标准大气压和工程大气压。
1标准大气压 P atm =1.013×105 P a =760mm汞柱=10.33m水柱 1工程大气压 P ata =1kgf/cm 2 =0.981×105P a =0.968 atm第二章 流体静力学研究内容:研究静止流体的压力、密度、温度分布,以及流体对器壁或物体的作用力。
主要内容:欧拉平衡微分方程、静力学基本方程(静压力分布规律)、平板上的作用力及压力中心、曲面上的作用力、阿基米德定理一、欧拉平衡微分方程欧拉平衡微分方程:,,pppX Y Z xyzρρρ∂∂∂===∂∂∂,该式表明,在平衡的情况下,压力梯度必须和质量力取得平衡。
欧拉平衡微分方程的综合形式:d [d d d ]p X x Y y Z z ρ=++对于不可压缩流体,质量力有势,X ∂∂∂Ux=∂U Y y=∂UZ z=∂,U称为质量力势函数引进势函数之后,欧拉方程式变为:dp dU ρ=等压面:压力相等之各点所组成的面。
等压面特性: 在流体静止时,质量力垂直于等压面,等压面与等势面重合。
二、流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式:0p p h γ=+,也称静压力分布规律。
流体的静压强具有两个重要特性:特性一:流体静压强的作用方向总是沿其作用面的内法线方向。
特性二:在静止流体中任意一点上的压强与作用的方位无关,其值均相等。
三、平板上的作用力及压力中心平板上的作用力:0c P p h σγσ=+,静水总压大小:c c Pp h σγσ==压力中心:C D C CI ξηηση=+四、曲面上的作用力(1)总作用力的水平分力:x c x A h F γ=(2)总作用力的垂直分力:ab zV F ⋅=γ(3)作用在曲面上总作用力的大小和方向为:22zx FF F +=, zxF F tg =θ(4)总作用力的作用点:总作用力的水平分力的作用线通过平面x A 的压力中心,而垂直分力的作用线通过压力体的重心。
故总作用力必通过两者的交点。
(5)压力体及其确定原则:压力体ab V 是一个纯数学概念,而与该体积内是否充满液体无关。
一般方法如下:(a )取自由液面或其延长线; (b )取曲面本身;(c )曲面两端向自由液面投影,得到两根投影线; (d )以上四根线将围出一个或多个封闭体积,这些体积在考虑了力的作用方向后的矢量和 就是所求的压力体。
压力体的种类:实压力体和虚压力体。
实压力体方向向下,虚压力体方向向上五、阿基米德定理沉没于液体中的物体受到浮力(垂直向上的合压力)的大小等于该物体所排开液体的重量,浮力的作用点称为浮心,为物体的形心。
浮力的本质:物体上下表面受到的静水压力差。
六、本章难点:1、在应用静力学基本方程解题时,如何判断等压面是要点,要利用等压面和静力学基本方程把问题联系起来,判断等压面要注意三个方面:一是流体是否连通;二是看是否为同种流体;三是看是否在同一平面上。
2、对于相对静止容器中流体的平衡问题,平衡微分方程的积分关键是如何确定系统中的质量力,然后就可代入进行积分了。
解题中关键要能运用好等压面方程(主要是自由液面方程)来解决工程实际问题。
3、对于复杂曲面,流体的垂直作用力如何确定,一方面是要对复杂曲面进行分解,然后将所有垂直分力求和;另一方面对总作用力的作用点可依据通过对称物体的中心,或依据水平分力与垂直分力共面时,由通过两者的交点来确定。
第三章 流体运动学流体运动学是用几何的观点来研究流体的运动,暂不涉及力的问题。
对流体运动用数学方程进行描述,并进行一定的求解。
主要内容:1.介绍研究流体运动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法2.介绍流线、迹线、速度环量等基本概念3.建立连续性方程4.流体微团运动分析5.有旋运动与无旋运动6.引入速度势函数和流函数一、研究流体运动的两种方法流体质点(particle):体积很小的流体微团,流体就是由这种流体微团连续组成的,流体微团在运动的过程中,在不同的瞬时,占据不同的空间位置。
空间点:空间点仅仅是表示空间位置的几何点,并非实际的流体微团。
空间点是不动的,而流体微团移动。
同一空间点,在某一瞬时为某一流体微团所占据,在另一瞬时又为另一新的流体团所占据。
1、拉格朗日法拉格朗日法: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)运动求得整个流动。
——质点系法某一质点t =t 0起始时刻坐标(a ,b ,c ),运动后任意时刻t 的坐标:空间坐标 ⎪⎭⎪⎬⎫===(a,b,c,t)f z (a,b,c,t)f y (a,b,c,t)f x 321a 、b 、c 和t ,称为拉格朗日变数任何质点在空间的位置(x ,y ,z )都可看作是(a ,b ,c )和时间t 的函数(1)(a ,b ,c )=const , t 为变数,可以得出某个指定质点在任意时刻所处的位置。
(2)(a ,b ,c )为变数,t =const ,可以得出某一瞬间不同质点在空间的分布情况。
由于位置是时间t 的函数,x 、y 、z 分别对t 求导,可求得该质点的速度及加速度投影:加速度流体的压强、密度也可表示为:p =f 4(a,b,c,t), ρ=f 5(a,b,c,t) p :流体流经某点时的压强——流体动压强 p =(p x +p y +p z )/3由于流体质点的运动轨迹非常复杂,而实用上也无须知道个别质点的运动情况,所以除了少数情况(如波浪运动)外,在工程流体力学中很少采用。
二、欧拉法欧拉法(euler method )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。
——流场法它不直接追究质点的运动过程,而是以充满运动液体质点的空间——流场为对象。
研究各时刻质点在流场中的变化规律。
通过观察在流动空间中的每一个空间点上运动要素随时间的变化,把足够多的空间点综合起来而得出的整个流体的运动情况。
流场运动要素是时空(x ,y ,z ,t )的连续函数:速度投影: ⎪⎭⎪⎬⎫===(x,y,z,t)F u (x,y,z,t)F u (x,y,z,t)F u z y x 321 (x ,y ,z ,t )——欧拉变数欧拉加速度因欧拉法较简便,是常用的方法。
1)局部导数:在固定空间点处,随时间变化而引起的加速度,又叫“局部加速度”。
2)变位导数,或对流导数。
它是在同一时间,在空间不同点处速度不同而引起的加速度,又叫“对流加速度”。
二、几个基本概念1、定常运动与非定常运动:在任意固定空间点处,所有物理量均不随时间而变化的流动。
2、轨迹线(path line):连续时间内流体质点在空间经过的曲线称为轨迹线。
它的着眼点是个别流体质点,因此它是与拉格朗日法相联系的。
轨迹线的方程式3、流线(stream line):流场中这样一条连续光滑曲线:它上面每一点的切线方向与该点的速度矢量方向重合。
流线的微分方程注意:在定常流动情况下,流线的位置不随时间而变,且与迹线重合。
在非定常流动情况下,流线的位置随时间而变;流线与迹线不重合。
迹线与流线的比较:4、流管和流量(flowrate)流管:设某一瞬时,流场中任封闭曲线C(不是流线),经过曲线C的每一点作出该瞬时的流线,这些流线的组合形成一个管状的表面。
流量:流管的垂直截面,叫“过流断面”其面积记为σ,单位时间内通过过水断面的体积,称为体积流量(volumetricflowrate)平均流速5、条纹线:是曾经在不同时刻流过流场中同一点的各流体质点轨迹线的端点的连线,也叫色线 。
三、连续性方程式1、可压缩流体三维流动连续性方程:0)()()(=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u t z y x ρρρρ 适用范围:定常流动或非定常流动;可压缩流体或不可压缩流体。
物理意义:单位时间内通过单位体积表面流入的流体质量,等于单位时间内内部质量的增量。
2、可压缩定常流动连续性方程当为恒定流时,有0=t ∂∂ρ:0)()()(=∂∂+∂∂+∂∂z u y u x u z y x ρρρ 3、不可压缩流体定常流动或非定常流动连续性方程当为不可压缩流时,有ρ=常数,则: 0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u zy x 不可压缩流体流动时,流速在x 、y 、z 轴方向的分量沿其轴向的变化率,互相约束。
物理意义:不可压缩流体单位时间内流入单位空间的流体质量(体积),与流出的流体质量(体积)之差等于零。
四、流体微团的运动分析1、流体微团速度分解公式流体与刚体的主要不同在于它具有流动性,极易变形。