流体力学考试必备复习资料.doc

1.流体力学介绍（研宄对象、A容、方法）
2.连续介质模型
3.流动流体的粘性
4.流体物理性质
5.作用在流体上的力流体力学的概念
流体力学：力学的一个分支。

力学研究中广泛采用抽象的理论模型：如质点，质点组，刚体，连续介质等。

理论力学研究这些理论模型的普遍运动规律和一般性原理。

连续介质力学研宂连续介质的运动规律，包括弹性力学（固体）和流体力学（液体和气体）。

流体力学:研宄流体在静止和运动时的受力与运动规律。

即流体在静止和运动时的压力分布, 流速变化，流y:大小，能传递与损失以及流体与同体壁而间的相互作用力等问题。

名词解释:连续介质--由没有空隙、完全充满所占空间的无数质点所组成的物质.
流体的构成
流体rh大量分子组成；
流体分子无休止地作不规则的运动；
流体分子之间经常相互碰撞，交换动量和能量。

流体力学的研宄内容
流体的平衡规律：
流体的运动规律；
流体与流体以及流体与固体之间相互作用的规律。

流体力学的研究方法
理论研究方法
建立力学模型通过对流体性质及运动的观察，根据问题的要求，抓住主要因素，忽略次要因素，建立力学模型。

对力学模型根据物理定律或实验公式，以数学形式建立描写流体运动的封闭方程组，并给出初始条件和边界条件。

求解利用各种数学工具准确地或近似地解出方程纟11,建立起所求问题的流体各参量之间的解析关系或数值关系。

优缺点准确，清晰，但由于数学发展水平的局限，只能应用于简单理论模型，而不能应用于实际复杂的流体运动。

实验研究方法
通过实验测S的方法研究流体的力学规律。

实验研宄是流体力学研宄的重要方法。

通过实验，可以给理论研宄以启示，并检验理论是否正确。

通过实验研究，还可建立一定的经验公式，用來解决工程M题。

优缺点可靠，准确，具有指导意义；但是受实验尺度和边界条件限制，有些实验无法开展，或耗资巨大。

数值研究方法
流体力学方程的解析解十分难求，因此用数值计算的方法利用计算机对流体力学方程求解成为重要手段。

通常将流体力学的数学模型在计算域上离散化，然后采用一定的数值计算方法计算，以得到流场各参数的变化规律。

优缺点计算复杂流动问题，耗资少；但需要准确的数学模型，并结合实验数据进行模型验证。

绪论目录
1.流体力学介绍
2.连续介质模型
3.流动流体的粘性
4.流体物理性质
5.作用在流体上的力
研宄流体宏观运动的两种方法
统计物理的方法
从分子和原子的运动出发，采用统计平均的方法建立宏观物理呈满足的方程，并确定流体的运动。

但分子输运系数的值还不能准确的得山，液体输运过程的理论至今还不完善。

连续介质方法
流体质点连续的充满所占的空间，流体质点的宏观物理量遵循物理定律和物理性质。

如牛顿定律，质:k,动量，能量守恒定律，热力学定律，以及扩散，粘性，热传导等物理性质。

但流体的物理常数和性质需由实验确定。

连续介质假设（一）
流体是由在微观上充分大，在宏观上足够小的流体分子团所组成的，这些分子团称力流体质点，流体运动的空间是由这些流体质点连续地无空隙地充满着。

即：将流体分成许多分子团，每个分子都属于某个分子团，分子团屮所有分子的运动共同构成该分子团的宏观运动。

连续介质假设（二）
通过连续介质假设，将实际离散的流体抽象成为“连续的流体”。

这样做的好处：
比较方便地描述和研宄流体的宏观力学规律；
可以用成熟的连续数学作为工具来研究流体。

流体的粘性
流体在静止时不能承受切应力，但在流动状态时对相邻两层间的相对运动（相对速度）有抵抗作用，这种抵抗力称为粘性力，这种抵抗变形的性质称为粘性。

粘性力的大小与流体粘性与相对速度成正比。

理想流体：当流体的粘性力相比其他类型的力如惯性力较小时，可忽略不计，这样的流体称为理想流体。

理想流体在实际中不存在，仅是一种近似。

粘性流体：当粘性力不可忽略时，流体为粘性流体。

牛顿粘性实验（一）
结论：
与板而接触的流体永远粘附在板而上；
在两板之间各层流体的速度按直线规律分布；
流体中各处压强相等；
流体在运动时，牵引上板运动的力7与流体的接触面积A成正比，与矽Z成正比，与压强无关。

3.流动流体的粘性
牛顿粘性实验（二）
结论: 粘性流体中的剪切应力与剪切变形速度
成正比。

粘性系数（一）
粘性系数u 也称为动力粘度、绝对粘度、粘度。

单位：N • s/m2或Pa*s。

指流体受
外力作用移动时，分子间产生的A磨擦力的量度。

牛顿流体粘度不随变形速度变化的流体。

非牛顿流体粘度随变形速度变化的流体。

运动粘度〃动力粘度与密度之比。

单位：m2/so表示流体在重力作用下流动时内磨擦力的量度。

粘性系数（二）
特点：
流体的粘度随压强变化不大。

流体的粘度随温度有明显的变化。

液体：温度升高，粘度降低。

原因：液体的粘性主要巾分子的A聚力造成，温度升高增强了分子的热运动，故粘性降低。

气体：温度升高，粘度增大。

原因：气体的粘性主要由分子的动量交换造成，温度升高增强了分子的热运动，故粘性增大。

4.流体物理性质
密度、重度、比容和比重（一）
密度 单位体积内流体的质量。

△v—oAi/ dl/ 比容 单位质量流体所占的体积
密度和比容均为空间点坐标和时间的函数
4.流体物理性质
密度、重度、比容和比重（二）
重度 单位体积内流体的重量
/= lim - lim 加分=pg
△ AV->0 △!/
比重 物质与同体积4°C 的水的重量之比
流体的易流性
固体受切向力作用可以在切线方向产生切向变形后达到平衡；而流体在静止吋不能受切向力 作用，微小的切向力持续作用就可使流体发生任意大的变形，这个宏观性质称为流体的易流 动性。

但固体与流体的区别不是绝对的，如胶状物和油漆。

本课程主要研究水和气体这类“纯粹”的流体。

Am dm p= lim
压力可承受可承受可承受
拉力可承受不可承受不可承受
剪力可承受不可承受不可承受
流体的热传导和扩散
流体各部分存在温差吋，热量将从温度高的地方传向温度低的地方，这种现象称为流体的热传导。

流体混合物中存在混合物某组元的浓度差时，组元物质将从浓度高的地方向浓度低的地方进行传递，这种性质称为流体的扩散。

流体的压缩性（一）
流体质点的体积和密度在受到一定压力差和温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。

真实流体都是可以压缩的。

不可压缩流体
液体在通常怙况下（压力和温度）压缩性很小。

如100 atm下，液体容积缩小4%;从20 °C 到100 °C,容积降低4%。

但特殊情况下，如水中爆炸或水击现象时，水是可以压缩的。

可压缩流体
气体通常作为可压缩流体处理。

4.流体物理性质
流体的压缩性（二）
体积压缩系数
体积弹性模量
液体的压缩性变化范围较大；气体的压缩性与压强和热力学过程相关。

流体的热膨胀性
流体的热膨胀性流体的体积随温度的升高而增大的性质。

热
膨胀系数
气体的热膨胀系数与温度相关。

作用在流体上的力（一）
表面力：法向力和切向力
法叫力巾压力产生，而切向力由粘性产生。

静止流体只承受法向力，而无切向力。

质量力：
重力，离心力，电磁力等与微团质量成正比的力。

什么是流体的粘性？如何推导出流体的粘性系数？清分别查询水和空气在25 °C, 50 °C 100 °C, 200 °C下的粘性系数为多少？
流体力学的研究方法有哪些？各有哪些优缺点？
动力粘度和运动粘度的单位是什么？各自的物理意义是什么？
作用在流体上的力有哪些？将受力在图上进行表示。