流体力学泵与风机期末复习重点总结

第一章 绪论

作用在流体上的力

1kgf=9.807N

力作用方式的不同分为质量力和表面力。

质量力：作用在流体的每一个质点上的力。单位质量力f 或（X,Y,Z ）N ╱kg 表面力：作用在流体某一面积上且与受力面积成正比的力。又称面积力，接触力。 表面力

单位N ╱㎡，Pa

流体的主要力学性质

流体都要发生不断变形，各质点间发生不断的相对运动。

液体的粘滞性随温度的升高而减小。

气体的粘滞性随温度的升高而增大。

黏度影响（流体种类，温度，压强）

压缩系数：单位体积流体的体积对压力的变化率。○

流体的力学模型

将流体视为“连续介质”。

无粘性流体。

不可压缩流体。以上三个是主要力学模型。

第二章 流体静力学

流体静压力：作用在某一面积上的总压力。

流体静压强：作用在某一面积上的平均或某一点的压强。

流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。

在静止或相对静止的流体中，任一点的流体静压强的大小与作用面的方向无关，只与该点的位置有关。

静止流体质量力只有重力。

水平面是等压面。

水静压强等值传递的帕斯卡定律：静止液体任一边界面上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要原有的静止状态不被破坏）。

自由面是大气和液体的分界面。

分界面既是水平面又是等压面。

液体静压强分布规律只适用于静止、同种，连续液体。

静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。

静止气体充满的空间各点压强相等。

平面上的液体压力

水静压力的方向是沿着受压面的内法线方向。

作用于受压平面上的水静压力，只与受压面积A ，液体容重γ及形心的淹没深度h c 有关。

作用于平面的水静压力数值上等于压强分布图形的体积。

曲面上的液体压力

压力体：受压曲面与其在自由面投影面积之间的柱体。

垂直于表面的法向力（P ） 平行于表面的切向力（T ）

压力体组成

静止流体只受到质量力和由压力产生的法向表面力，满足流体平衡的微分方程式。

第三章 一元流体动力学基础

欧拉法：通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动方法。（以流场为对象） 拉格朗日法：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法。

基本特点：追踪流体质点的运动。

优点：直接运用质点或质点系动力学进行分析。

在某一时刻，各点的切线方向与通过该点的流体质点的流速方向重合的空间曲线称为流线。

同一质点在各不同时刻所占有的空间位置联成的空间曲线称为迹线。 流线越密处流速越大。同一时刻的不同流线不能相交。

流线只能是一条光滑的曲线或直线。

在恒定流中，流线和迹线是完全重合的，在非恒定流中，流线和迹线不重合。 伯努利方程（理想流体，不可压缩，恒定流动—平均流动—一元流动） 流速分为均匀流动和不均匀流动。不均匀流动分为渐变流动和急变流动。 静压+位压=势压，静压+动压=全压。

静压+动压+位压=总压。

零压线→位压线→势压线→总压线

第四章 流动阻力和能量损失

克服沿程阻力引起的能量损失称为沿程损失。

克服局部阻力引起的能量损失称为局部损失。

分层有规则的流动状态称为层流。有序，规则性

液体质点的运动轨迹是及不规则的，各部分流体相互掺混，这种流动状态称为紊流。不规则脉动，雷诺数较大

层流和紊流的根本区别在于层流各流层间互不掺混。

单位长度的沿程损失，称为水力坡度（J ）。J=h f ╱l

沿程阻力系数：λ=64╱Re 。

圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而与管壁粗糙度无关。 沿程损失系数λ的变化归纳如下：

层流区：λ=f 1（Re ）

临界过渡区：λ=f 2（Re ）

紊流光滑区：λ=f 3（Re ）

紊流过渡区：λ=f （Re ，K ╱d ）

紊流粗糙区：λ=f （K ╱d ）

当量糙粒高度：指和工业管道粗糙区λ值相等的同直径尼古拉兹粗糙管的糙粒高度。

管道流动的局部损失

层流的局部损失也与平均流速的一次方成正比。

受压曲面本身。 通过曲面周围边缘所作的铅垂面。 自由液面或自闭液面的延长线。

紊流的局部阻力系数ζ一般来说决定于局部阻碍的几何形状、固体壁面的相对粗糙度和雷诺数。

减少管中流体运动的阻力：改进流体外部的边界、在流体内部投加少量的添加剂。改善边壁的减阻措施：减少管壁的粗糙度、用柔性边壁代替刚性边壁。

第五章孔口管嘴管路流动

渐变流能量损失仅发生在孔口，仅存在局部损失。

由孔口自由出流和淹没出流基本公式得：当上下游液面高度一定时，即H一定时，出口流量与孔口在液面下开设的位置高低无关。

管嘴的阻力损失主要是进口损失，相当于一般锐缘进口的局部损失。

管嘴长度也有一定极限值，太长阻力大，使流量减少。太短则流股收缩后来不及扩大到整个断面而呈非满流流出。一般取管嘴长度[ l] =（3~4）d。

简单管路

综合反映了管路上的沿程阻力和局部阻力情况，称为管路阻抗。

水泵水头（又称扬程）不仅用来克服流动阻力，还用来提高液体的位置水头、压强水头，使之流到高位压力水箱中。

虹吸管中存在真空区是它的流动特点。控制真空区高度是虹吸管的正常工作条件。管路的串联与并联

串联：无中途分流或合流，则流量相等，阻力相加，总管路的阻抗S等于各管段的阻抗叠加。

并联：并联节点上的总流量为各支管中流量之和。并联各支管上的阻力损失相等，总的阻抗平方根倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和。

并联管路各段上的水头损失相等并不意味着它们的能量损失也相等。

并联管路各段上的水头损失相等，只表明通过每一管段的单位重量液体的机械能损失相等。

第六章气体射流

气体射流：气体自孔口，管嘴或条缝向外喷射所形成的流动。

在等压的情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流各横截面上的相对焓值不变，这一特点称为热力特征。

第七章不可压缩流体动力学基础

有旋流动：流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零的流动。

涡线上各点的角速度向量在该点处与涡线相切。

有旋流动运动学性质：在同一瞬间，通过同一涡管的各截面的涡通量相等。

微元涡管截面越小的地方，流体的旋转角速度越大。涡管不可能在流体内部开始或终止，只能在流体中自行封闭成涡环，或者终止于和开始于边界面。

有旋流动，其流动空间既是速度场，又是涡量场。

下篇泵与风机

泵与风机的基本原理：利用外加能量输送流体的流体机械。

泵与风机的损失可分为水力损失、容积损失，机械损失。

泵与风机可分为容积式（往复式，回转式）、叶片式（离心式、轴流式、混流式、贯流式）和其他类型的泵与风机。