流体力学复习要点(1).docx
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1、流体力学复习要点第一章 绪论 物质的三种形态:固体、液体和气体。液体和气体统称为流体。流体的基本特征:具有流动性。 所谓流动性,即流体在静止时不能承受剪切力,只要剪切力存在,流体就会流动。流体无论静止或流动,都不能承受拉力。 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。 质点:是指大小同所有流动空间相比微不足道,又含有大量分子,具有一定质量的流体微元。 作用在流体上的力按其作用方式可分为:表面力和质量力。 表面力:通过直接接触,作用在所取流体表面上的力,在某一点用应力表示。 质量力:作用于流体的每个质点上且与流体质量成正比的力,用单位质量力表示 流体的主要物理性质:惯性、粘
2、性、压缩性和膨胀性。 惯性:物体保持原有运动状态的性质,其大小用质量表示。 密度:单位体积的质量, 粘性:是流体的内摩擦特性,或者是流体阻抗剪切变形速度的特性。流体粘性大小用粘度度量,粘度包括动力粘度m和运动粘度u 无粘性流体:指无粘性,即m=0的流体。 不可压缩流体:指流体的每个质点在运动全过程中,密度不变化的流体。 压缩性:流体受压,分子间距减小,体积缩小的性质。 膨胀性:流体受热,分压缩系数:在一定的温度下,增加单位压强,液体体积的相对减小值,,体积模量 体膨胀系数:在一定的压强下,单位温升,液体体积的相对增加值, (简答)简述气体和液体粘度随压强和温度的变化趋势及不同的原因。答:气体的
3、粘度不受压强影响,液体的粘度受压强影响也很小;液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度却随温度升高而增大,其原因是:分子间的引力是液体粘性的主要因素,而分子热运动引起的动量交换是气体粘性的主要因素。 第二章 流体静力学 绝对压强pabs:以没有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强。 相对压强p:以当地大气压pa为基准起算的压强,各种压力表测得的压强为相对压强,相对压强又称为表压强或计示压强。 真空度pv:绝对压强小于当地大气压的数值。 测量压强做常用的仪器有:液柱式测压计和金属测压表。液柱式测压计包括测压管、U形管测压计、倾斜式微圧计和压差计。 平面上静水总压力的计算方法有:图算法和解析法。
4、潜体:全部浸入液体中的物体。 浮体:部分浸入液体中的物体。 阿基米德原理:液体作用于潜体或浮体上的总压力,只有铅垂向上的浮力,大小等于所排开的液体重量,作用线通过潜体的几何中心。 (简答)试述静止流体中应力的特性。答:应力的方向沿作用面的内法线方向;静压强的大小与作用面的方位无关。 流体平衡微分方程及物理意义:,物理意义:在静止流体中,各点单位质量流体所受质量力与表面力相平衡。 等压面的概念、性质及连通器内等压面的判断:流体中压强相等的空间点构成的平面或曲面称为等压面。其性质是:等压面与质量力正交。在连通器内做水平面,若连通的一侧只有同一种液体,该平面就是等压面,否则不是等压面。 由液体静力学
5、基本方程得到的结论:静压强的大小与液体的体积无关;两点的压强差等于两点之间单位面积垂直液柱的重量;在平衡状态下,液体内任一点压强的变化等值地传递到其他各点。 压力体的概念、界定方法和分类:积分hdAz=V表示的几何体积称为压力体。界定方法:设想取铅垂线沿曲面边缘平行Az移动一周,割出以自由液面或延伸面为上底、曲面本身为下底的柱体就是压力体。分类:实压力体、虚压力体和压力体叠加。 第三章 流体动力学基础 描述流体运动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法。除个别质点的运动问题外,都应用欧拉法。 拉格朗日法:是以个别质点为研究对象,观察该质点在空间的运动,然后将每个质点的运动情况汇总,得到整个流体的运动。
6、质点的运动参数是起始坐标和时间变量t的连续函数。 欧拉法:是以整个流动空间为研究对象,观察不同时刻各空间点上流体质点的运动,然后将每个时刻的情况汇总起来,描述整个运动。空间点的物理量是空间坐标)和时间变量t的连续函数。 恒定流:各空间点上的运动参数都不随时间变化的流动。 非恒定流:各空间点上的运动参数随时间变化的流动。 一元流:流体流动时各空间点上的运动参数是一个空间坐标和时间变量的连续函数。 均匀流:流线是平行直线的流动。 非均匀流:流线不是平行直线的流动。 流线:表示某时刻流动方向的曲线,曲线上各质点的速度矢量都与该曲线相切。迹线:流体质点在一段时间内的运动轨迹。 流管:某时刻,在流场内任
7、意做一封闭曲线,过曲线上各点做流线,所构成的管状曲面。 流束:充满流体的流管。 过流断面:与所有流线正交的横断面。 元流:过流断面无限小的流束,断面上各点的运动参数均相同。 总流: 过流断面为有限大小的流束,断面上各点的运动参数不相同。 流量:单位时间内通过某一过流断面的流体量。以体积计为体积流量,简称流量;以质量计为质量流量;以重量计为重量流量 非均匀渐变流:在非均匀流中流线近似于平行直线的流动。 水头线:总流或元流沿程能量变化的几何图示。 水力坡度:单位流程内的水头损失。 流线有哪些主要性质?流线和迹线有无重合的情况?答:流线性质:在恒定流中,流线的形状和位置不随时间变化;在同一时刻,一般
8、情况下流线不能相交或转折。在恒定流中流线与迹线重合,非恒定流中一般情况下两者不重合,但当速度方向不随时间变化只是速度大小随时间变化时,两者仍重合。 试述流动分类:根据运动参数是否随时间变化,分为恒定流和非恒定流;根据运动参数与空间坐标的关系,分为一元流、二元流和三元流;根据流线是否平行,分为均匀流和非均匀流。 不可压缩流体的连续性微分方程 : 不可压缩流体运动必须满足该方程。 第四章 流动阻力和水头损失 流动阻力:粘性流体运动时,流体内部流层之间存在相互作用的摩擦力,在边界变化处存在集中阻力,这两类力做功使机械能减少,这两类力称为流动阻力。 沿程阻力:在边界无变化的均匀流段上产生的流动阻力。
9、局部阻力:在边界急剧变化处产生的流动阻力。 水头损失:单位重量流体平均的机械能损失。 沿程水头损失hf:由沿程阻力做功引起的水头损失。 局部水头损失hj:由局部阻力做功引起的水头损失。 层流:流速较小时,水一层套着一层呈层状流动,各层质点互不混掺的流态。 紊流:流速较大时,各层质点运动轨迹极不规则,相互混掺的流态。 水力半径R:过流断面面积与湿周的比值。 紊流脉动:紊流各层质点相互掺混,无规则运动,导致其物理量也随之无规则变化的现象。 瞬时流速u:某一空间点的实际流速,在紊流流态下随时间脉动, 时均流速u:某一空间点的瞬时流速在时段T内的时间平均值,. 脉动流速u:瞬时流速与时均流速的波动值。
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