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流体力学复习材料
流体力学复习资料
第一章:
绪论
1、流体的定义:
指具有流动性的物体,包括气体和液体二大类。
2、流动性:
流体不能抵抗任何剪切力作用下的剪切变形趋势
3、流体的共性特征
①流动性②只能承受压力,不能承受拉力③可压缩性④没有固定的形状①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩
4、流体的个性特征
5、质量力是指在某种力场中,作用在流体的每一个质点上的力。
最常见的质量力包括重力和惯性力。
6、惯性力
①法向应力:
应力fn向作用面的法向投影(压强)
②切向应力:
应力fn向作用面的切向投影(切应力)
7、不可压缩流体:
密度始终保持不变的流体。
8、可压缩流体:
密度不能始终保持不变的流体
9、均匀流与非均匀流
各点密度完全相同的流体称为均匀流,各点密度不完全相同的流体为非均匀流。
10、压缩性的表征量:
①体积压缩系数(ap)——在一定温度下,增加单位
压强所引起的流体体积相对变化值。
单位:
Pa-1
②积弹性模量(E)——体积压缩系数的倒数。
单位:
Pa
11、流体的粘性
流体内部质点间或流层间因相对运动而产生切向阻力(摩擦力)抵抗其相对运动的特性。
12、流体粘性的表征量
①动力粘度(μ):
表征流体抵抗变形的能力,与流体的种类、压强和温度有关。
单位:
Pa·s
②运动粘度(v):
动力粘度和密度的比值。
单位:
m2/s
u=ρ*v
13、影响流体粘性的因素
①温度:
液体的黏度随温度的升高而减少
气体的黏度随温度的升高而增大
②压强:
液体和气体的黏度都随压强的升高而增大
14、牛顿流体和非牛顿流体
①牛顿流体:
满足牛顿内摩擦定律的流体
②非牛顿流体:
不满足牛顿内摩擦定律的流体
15、理想流体和实际流体
①理想流体:
不具有粘性的流体。
②实际流体:
具有粘性的流体
16、牛顿内摩擦定律只适用于层流状态的流体
17、流体特有的属性——表面张力
第二章流体静力学
1、静压强:
流体处于静止或相对静止状态时,流体的压强
2、流体静压强的特征
①流体静压强的方向与作用面垂直,指向作用面的内法
线方向。
(垂直性)
②平衡流体中任意一点上各方向的流体静压强都相同。
3、等压面:
在平衡流体中,压强相等的各点所组成的面
4、等压面的特性
①在平衡的流体中,通过任意一点的等压面,必与该点所受的质量力相互垂直。
(重力场)
②两种互不相溶的液体在同一容器内处于静止时,分界面必定是等压面。
③适用于静止非均质流体,静止非均质流体的水平面是等密面、等压面和等温面。
5、等压面的应用条件
同一、静止、连续的不可压缩流体
6、静压强的基本方程式
①物理意义
Z——单位重量流体对基准平面的位能
单位重量的流体具有的压力能
②几何意义
7、静压强的基本方程的另一种表达式式的意义
8、绝对压强、相对压强、真空度
①绝对压强:
以完全真空为零点,记为p′(+)
②相对压强:
以当地大气压pa为零点,记为p(±)
两者的关系为:
p=p′-pa
③真空度:
相对压强为负值时,称该点存
在真空,真空度pv=pa-p′(+)
9、压强的三种度量单位
1标准大气压(atm)=10.33mH2O=760mmHg=101325Pa
1工程大气压(at)=10mH2O=736mmHg=98000Pa
10、U型测压计
U形测压管U形管真空计
11、压差计
A、B点压差:
如果两个容器内为同种溶液,即
则
如果两个容器内为同一气体,有:
12、压力计算(图解法)
①平面
总压力的大小:
以压强分布图为三角形为例:
②曲面
(1)x方向水平分力
(2)z方向铅垂分力
3、曲面上静水总压力的合成
(1)总压力的大小
(2)总压力的方向
第三章:
一元流体动力学理论基础
1、描述流体运动的两种方法
①拉格朗日法②欧拉法
2、恒定流动和非恒定流动
任何固定的空间点上,流体质点的流体运动参数皆不随时间变化,称流动为恒定流。
否则,为非恒定流。
3、迹线与流线
迹线:
①是同一流体质点在不同时刻所形成的曲线②是流体质点运动的轨迹,是与拉格朗日观点相对应的概念。
流线:
①是同一瞬时流场中连续各点的流动方向线②是与欧拉观点相对应的概念。
4、流线的特点
①除非流速为零或无穷大处,流线不能相交,也不能是折线。
②在不可压缩流体中,流线簇的疏密反映了该时刻流场中各点的速度大小。
流线越密,流速越大,流线越疏,流速越小。
③恒定流动中,流线的形状不随时间的变化而改变,流线与迹线重合;非恒定流动中,一般情况下,流线的形状随时间而变化,流线与迹线不重合。
5、过流断面:
在流束上作出与流线相垂直的横断面称为过流断面。
(流线是相互平行的均匀流,过流断面是平面,否则
它是不同形式的曲面。
)
6、流量:
单位时间通过某一过流断面的流体量称为流量
7、断面平均流速
8、均匀流与非均匀流
当流线为相互平行的直线时,该流动称为均匀流;或过水断面的形状、大小、方向沿程都不发生变化的流动。
反之为不均匀流
9、均匀流的特点
①过流断面为平面,且形状、尺寸沿流程不变。
②均匀流中,同一流线上不同点的流速应相等,从而各过流断面上的流速分布相同,断面平均速度相等。
③均匀流过水断面上的压强分布规律符合水静力学基本规律,即:
10、渐变流和急变流属于——非均匀流
11、连续性方程.——对理想流体和粘性流体都适用
12、实际流体元流的佰努利方程
13、应用总流佰努利方程必须满足的条件
①流动必须是恒定流,并且流体是不可压缩的。
②作用于流体上的质量力只有重力。
③两断面之间没有分流或合流,且除水头损失外无其它机械能损失
④所取过流断面为渐变流或均匀流断面,但两断面间可以存在急变流
14、恒定不可压缩总流的动量方程
15、总流动量方程的应用条件
①恒定流动
②不可压缩流体
3过流断面是均匀流或渐变流断面
第四章:
流动阻力与能量损失
1、沿程损失的计算式
λ——沿程阻力系数l——管长,md——管径,m
v——断面平均流速,m/sg——重力加速度,m/s2
2、局部损失的计算式
3、能量损失
4、雷诺数
Re<2000时,层流;Re>2000时,紊流。
5、圆管层流沿程阻力系数的计算
6、尼古拉兹实验
沿程阻力系数λ的变化规律可归纳为:
7、变径管的局部损失
①突然扩大管
②突然缩小管
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