流体力学知识点总结55410
(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。
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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。
作用于A 上的平均压应力作用于A 上的平均剪应力应力法向应力切向应力(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。
(常见的质量力:重力、惯性力、非惯性力、离心力)单位为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): 4℃时的水20℃时的空气(2) 粘性ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAF A ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力,即A 点的压强 ATA ∆∆=→∆lim 0τ 为A 点的剪应力应力的单位是帕斯卡(pa ),1pa=1N/㎡,表面力具有传递性。
B Ff m =2m s 3/1000mkg =ρ3/2.1mkg =ρ牛顿内摩擦定律: 流体运动时,相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
即以应力表示τ—粘性切应力,是单位面积上的内摩擦力。
由图可知—— 速度梯度,剪切应变率(剪切变形速度) 粘度μ是比例系数,称为动力黏度,单位“pa ·s ”。
动力黏度是流体黏性大小的度量,μ值越大,流体越粘,流动性越差。
运动粘度 单位:m2/s 同加速度的单位说明: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 ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体无粘性流体,是指无粘性即μ=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。
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—粘性切应力,是单位面积上的内摩擦力。由图可知
—— 速度梯度,剪切应变率(剪切变形速度)
在静止流体中,各点单位质量流体所受表面力
和质量力相平衡。
欧拉方程全微分形式:
平行移轴定理
一铅直矩形闸门,已知h1=1m,h2=2m,宽b=1.5m,求总压力及其作用点。
作用在曲面上的静水压力
水平分力 作用在曲
一铅直矩形闸门,已知h1=1m,h2=2m,宽b=1.5m,求总压力及其作用点。
梯形形心坐标: a上底,b下底
作用于A上的平均剪应力
应力
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。(常见的质量力:
等压面:压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)。
等压面的性质:平衡流体等压面上任一点的质量力恒正交于等压面。
便可根据质量力的方向来判断等压面的形状。质量力只有重力时,因
可知等压面是水平面。若重力之外还有其它质量力作用时,等压面是
dTddTdVVV11RTP)/(8314RKKgJM010101zpZypYxpX)ddd(dzZyYxXp0sdf
液体静力学基本方程
P—静止液体内部某点的压强
R —— 气体常数;在标准状态下,
M为气体的分子量,空气的气体常数R=287J/Kg.K。
流体静力学
静止流体具有的特性
(1) 应力方向沿作用面的内发现方向。
(2) 静压强的大小与作用面的方位无关。
由于液体受压体积减小,dP与dV异号,加负号,以使к为正值;其值愈大,愈容易压缩。
的单位是“1/Pa”。(平方米每牛)
流体力学知识点总结

流体力学知识点总结
第一章
1.流体粘性的形成因素:
一是流体分子间的引力在流体微团相对运动时形成的粘性,二是流体分子的热运动在不同流速流层间的动量交换所形成的粘性。
形成气体粘性主要因素是分子的热运动。
形成液体粘性的主要因素是分子间的引力。
2.流体的压缩性和膨胀性:
流体在一定温度下,压强增高,体积缩小;在一定压强下,温度升高,体积膨胀,这是所有流体的共同属性。
3.表面力:
流体分离体以外的物体作用在分离体上的表面力。
在分离体表面的点b取一微小面积δA,作用在它上面的表面力为δF。
一般情况下可将δF分解为沿外法线方向n的δF n和沿切线方向t的δF t。
以δA除δF,并令δA→0而取极限,可得作用在点b的表面应力:
P n=lim
δA→0δF
δA
=dF
dA
4.连续介质模型:
把流体视为由无数连续分布的流体微团组成的连续介质,流体的密度、压强、速度、温度等物理量一般在空间和时间上都是连续分布的,都应该是空间坐标和时间的单值连续可微函数。
1.毛细现象:。
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流体力学知识点总结流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律流体质点:1.流体质点无线尺度,只做平移运动2.流体质点不做随即热运动,只有在外力的作用下作宏观运动;3.将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性;流体元:就有线尺度的流体单元,称为流体“质元”,简称流体元.流体元可看做大量流体质点构成的微小单元.连续介质假设:假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质.连续性介质模型的内容:根据流体指点概念和连续介质模型,每个流体质点具有确定的宏观物理量,当流体质点位于某空间点时,若将流体质点的物理量,可以建立物理的空间连续分布函数,根据物理学基本定律,可以建立物理量满足的微分方程,用数学连续函数理论求解这些方程,可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律.分子的内聚力:当两层液体做相对运动时,两层液体的分子的平均距离加大,分子间的作用力变现为吸引力,这就是分子的内聚力.液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层,漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动,表现为内摩擦力.、流体在固体表面的不滑移条件:分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面,随固体一起运动或静止.牛顿流体:动力粘度为常数的流体称为牛顿流体.牛顿的粘性定律表明:牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比,还表明对一定的流体,作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的,而不是由速度决定的:温度对粘度的影响:温度对流体的粘度影响很大.液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度则相反,随温度的升高而增大.压强对粘性的影响:压强的变化对粘度几乎没有什么影响,只有发生几百个大气压的变化时,粘度才有明显改变,高压时气体和液体的粘度增大.毛细现象:玻璃管内的液体在表面张力的作用下液面升高或降低的现象称为毛细现象;描述流体运动的两种方法拉格朗日法:拉格朗日法又称为随体法.它着眼于流体质点,跟随流体质点一起运动,记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律,跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌.欧拉法:欧拉法又称当地法.它着眼于空间点,把流体的物理量表示为空间位置和时间的函数.空间点的物理量是指,某个时刻占据空间点的.流体质点的物理量,不同时刻占据该空间点的流体质点不同.速度场:速度场是由流体空间各个坐标点的速度矢量构成的场.速度场不仅描述速度矢量的空间分布,还可描述这种分布随时间的变化.定常流动:流动参数不随时间变化的流动.反之,流体参数随时间变化的流动称为不定长流动.迹线:流体质点运动的轨迹.在流场中对某一质点作标记,将其在不同时刻的所在位置点连成线就是该流体质点的迹线.流线:流线是指示某一时刻流场中各点速度矢量方向的假象曲线.流面:经过一条非流线的曲线上各点的所有流线构成的面.对于定常流场,流线也是迹线.脉线:脉线是相继通过某固定点的流体质点连城的线.流体线:在流场中某时刻标记的一串首尾相连接的流体质点的连线,称为该时刻的流体线.由于这一串流体质点由同一时刻的标记,每一个质点到达下一时刻的流体线位置时间相同,因此又称为时间线.流管:在流场中由通过任意非流线的封闭曲线上每一点流线所围成的管状面称为流管.流束:流管内的流体称为流束.总流:工程上还将管道和管道壁所围成的流体看做无数微元流束的总和,称为总流.恒定流:以时间为标准,若各空间点上的流动参数速度、压强、密度等皆不随时间变化,这样的流动是恒定流,反之为非恒定流.均匀流:若质点的迁移加速度为零,即流动是均匀流,反之为非均匀流.内流:被限制在固体避免之间的粘性流动称为内流.外流:外流通常是指流体对物体的外部绕流,固体壁面对流动的影响通常局限在有限的范围内,流场可以使无限的.按照流场中涡量是否为零,可以讲流体分为无旋流动和有旋流动.系统:是指一群确定的流体质点,在运动过程中系统的形状,体积,表面积可以不断的改变,但是要始终包含这些确定的流体质点.所有流体质点物理量的总和称为系统的物理量,更准确的应称为系统的广延量.系统的广延量随时间的变化率称为系统导数.控制体:流场中人为选定的空间几何区域.它的边界面称为控制面.流体的连续性原理:按照拉格朗日的观点,一个流体系统所包含的流体物质质量在流动过程中始终保持不变;按照欧拉的观点,如果流体的密度不变不可压缩流体,流进控制体的物质质量应该等于流出控制体的物质质量.通常将后者称为连续性原理.伯努力方程的适用条件:1. 无粘性流体.2. 不可压缩流体.3. 定长流动.4. 沿流线;沿总流的伯努力的方程适用条件:1.无粘性流体.2. 不可压缩流体.3. 定常流动.4. 沿流束,并且计算截面符合缓变流条件.非均匀流:分为渐变流和急变流,流体质点的迁移加速度很小的流动或是流线近于平行直线的流动定义为渐变流,反之为急变流均匀流的性质对于渐变流近似成立的原因:1、渐变流的过流断面近于平面,面上各点的速度方向近于平行; 2、渐变流过流断面上的动压强与静压强的分布规律相同湍流:湍流运动是各种大小和不同涡量的涡旋叠加而形成的流动,在湍流运动中随即和逆序运动并存.粘性影响区域:由壁面不滑移条件,在物体周围形成从物体熟读为零到外流速速梯度的区域.空化:液体内局部压强降低到液体的饱和蒸气压时,液体内部或液固交界面上出现的蒸气或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程 .空蚀:当流场低压区产生的空泡运动到高压区时,或者局部流场由低压周期性的变为高压时,空泡将发生溃灭;液体中运动物体受空化冲击后,表面出现的变形和材料剥蚀现象,又称剥蚀或气蚀.空蚀的两种破坏形式:1.当空泡离壁面较近时,空泡在溃灭是形成的一股微射流连续打击壁面,造成直接损伤;2.空泡溃灭形成冲击波的同时冲击壁面,无数空泡溃灭造成连续冲击将引起壁面材料的疲劳破坏;边界层:当Re1时,粘性影响区域缩小到壁面区域狭窄的区域内称为边界层.边界层特点:1. 厚度很小;2. 随着沿平板流的深入,边界层的厚度不断增长;边界层分离:边界层分离又称流动分离,是指原来紧贴壁面流动的边界层脱离壁面的现象.声速:声速是弹性介质中微弱扰动传播速度的总称.其传播速度金和仅和戒指的弹性和质量之比有关.激波:理论分析和实验都表明,当一个强烈的压缩扰动在超声速流场中传播是,在一定条件下降形成强压波阵面,称为激波.范诺线:1. 当Ma=1时,ds=0,表示范诺线在最大熵值点上的速度达到声速;2. 当Ma<1,时ds与dT异号,表示温度下降时,比熵增大,状态沿范诺线上半支按顺时针方向进行.亚声速流在绝热摩擦管中加速,但是最多达到声速Ma=1,流动中温度、压强、密度均降低,总压也降低.、3. 当Ma>1时,ds与dT同号,表示温度上升时,比熵也增大,状态沿范诺线的下半支按照逆时针的方向进行.超声速在绝热摩擦管中减速,但是最多达到声速Ma=1,流动中的温度、压强、密度均增大,总压降低.绝热摩擦管中的雍塞现象实际管长L>Lmax时将会发生雍塞现象.1.对于亚声速流,雍塞造成的压强扰动可以向上游传播至入口,使入口发生溢流,直至出口截面正好是临界截面为止.2.对于超声速流,雍塞在管中产生激波,激波后变成亚声速流,使临界截面移至出口截面处.激波的位置视雍塞的严重条件而定,特别严重时激波的位置甚至发生在出口截面之前,形成溢流,是流量减少.瑞利线:1. 对于亚声速流Ma<1, 加热dq>0,将会引起流动加速dV>0,但是最多加速到Ma=1顺时针方向沿瑞利线上半支;2. 对于超声速流Ma>1, 冷却dq<0将会引起流动进一步加速dV>0顺时针方向沿瑞利线下半支,反之亦然.加热造成的雍塞现象:1.对于亚声速流,压强扰动逆向传至进口截面,造成溢流使流量减小;2.对于超声速流,雍塞在管中产生激波,时总压损失更大,激波向上游推移,这个过程直至进口截面前才停止.超声速气流先通过激波变成亚声速流,然后再造成溢流,减少流量后才能通过管道.多普勒效应:由于传来的声波的疏密不同,位于不同位置上的观察着将听到不同频率的声音,这种现象称为多普勒效应.马赫锥:流体以超声速流动时,此时马赫波不再保持平面,而是以O为顶点的向流场速度方向的扩张圆锥面,从点声源发出的球形压强的波阵面均与圆锥相切,该圆锥面称为马赫锥 ,母线称为马赫线,圆锥的半锥角称为马赫角;超声速流场的基本特征:在超声速流场中微弱的扰动波的传播是有界的;水头损失的的构成:1.沿程损失,是沿等截面管流动时管壁切应力引起的摩擦损失;2.局部损失,是由1.截面变化引起的速度的重新分布;2. 流体元相互碰撞和增加摩擦;3.二次流;4,流动分离形成漩涡等原因引起的损失.加速度公式的物理意义:B点加速度=B点速度随时间的变化率B的当地变化率+B因空间位置的差异而引起的变化率B点的沿各个轴方向的迁移变化率N-S方程的物理意义:质量×加速度惯性力=体积力+压差力压强梯度+粘性力粘性切应力的散度伯努力方程的物理意义:速度水头+位置水头+压强水头=总水头位置水头+压强水头=测压水头亥姆霍兹速度分解定律意义:M0点领域的另一点M的速度=M0点的速度+流体旋转+线应变速率+角变形速率引起的相对速度常用的流动分析方法:1.基本的物理定律质量守恒定律、牛顿运动定律动量和动量矩守恒定律、热力学第一定律能量守恒定律2.系统和控制体分析法;3.微分与积分的方法;4.量纲分析法;。
《流体力学考》考点重点知识归纳(最全)

《流体力学考》考点重点知识归纳1.流体元:就有线尺度的流体单元,称为流体“质元”,简称流体元。
流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。
2.流体质点:(流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律)(1)流体质点无线尺度,只做平移运动(2)流体质点不做随即热运动,只有在外力的作用下作宏观运动;(3)将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性;3.连续性介质模型的内容:根据流体指点概念和连续介质模型,每个流体质点具有确定的宏观物理量,当流体质点位于某空间点时,若将流体质点的物理量,可以建立物理的空间连续分布函数,根据物理学基本定律,可以建立物理量满足的微分方程,用数学连续函数理论求解这些方程,可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。
4.连续介质假设:假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。
5.牛顿的粘性定律表明:牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比,还表明对一定的流体,作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的,而不是由速度决定的:6.牛顿流体:动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。
7.分子的内聚力:当两层液体做相对运动时,两层液体的分子的平均距离加大,分子间的作用力变现为吸引力,这就是分子的内聚力。
液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层,漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动,表现为内摩擦力。
、流体在固体表面的不滑移条件:分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面,随固体一起运动或静止。
8.温度对粘度的影响:温度对流体的粘度影响很大。
液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度则相反,随温度的升高而增大。
压强对粘性的影响:压强的变化对粘度几乎没有什么影响,只有发生几百个大气压的变化时,粘度才有明显改变,高压时气体和液体的粘度增大。
9.描述流体运动的两种方法拉格朗日法:拉格朗日法又称为随体法。
它着眼于流体质点,跟随流体质点一起运动,记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律,跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。
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。
2024流体力学知识点总结

流体力学知识点总结
流体的定义:液体和气体统称为流体。
流体的主要物理性质:
(1) 惯性:流体具有保持其原有运动状态的倾向,这种性质称为惯性。
流体的惯性可用单位质量流体所具有的惯性动能来衡量。
(2) 粘性:流体具有内摩擦力的性质,称为粘性。
粘性使流体在流动时产生内摩擦力,这种内摩擦力称为粘性摩擦力。
粘性可用动力粘度或运动粘度来表示。
(3) 压缩性和膨胀性:流体的体积随压力的改变而改变的性质称为压缩性。
压缩性用体积压缩系数来表示。
流体的密度随压力的改变而改变的性质称为膨胀性。
膨胀性用体膨胀系数来表示。
(4) 流动性:流体在静止时没有固定的形状,而能随压力的变化而改变其形状,并能在各个方向上延伸,这种性质称为流动性。
流体力学中的基本方程:
(1) 连续方程:质量守恒原理的流体力学表达式。
(2) 动量方程:牛顿第二定律在流体力学中的应用。
(3) 能量方程:能量守恒原理在流体力学中的应用。
流体流动的类型:层流和湍流。
流体流动的物理特性:流速、压强、密度等。
流体流动的基本规律:伯努利定理、斯托克斯定理等。
流体流动的数值模拟方法:有限差分法、有限元法等。
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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。
作用于A 上的平均压应力作用于A 上的平均剪应力 应力法向应力切向应力(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。
(常见的质量力:重力、惯性力、非惯性力、离心力)ΔFΔP ΔTAΔA Vτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAA ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力,即A 点的压强ATA ∆∆=→∆lim 0τ 为A 点的剪应力应力的单位是帕斯卡(pa ),1pa=1N/㎡,表面力具有传递性。
B F f m=2m s单位为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):4℃时的水20℃时的空气(2) 粘性牛顿内摩擦定律: 流体运动时,相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
即以应力表示τ—粘性切应力,是单位面积上的内摩擦力。
由图可知—— 速度梯度,剪切应变率(剪切变形速度) 粘度μ是比例系数,称为动力黏度,单位“pa ·s ”。
动力黏度是流体黏性大小的度量,μ值越大,流体越粘,流动性越差。
运动粘度 单位:m2/s 同加速度的单位说明: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 ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑3/1000mkg =ρ3/2.1m kg =ρduT A dy μ=⋅huu+duUydy xdt dr dy du ⋅=⋅=μμτdu u dy h =ρμν=无黏性流体无粘性流体,是指无粘性即μ=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。
由于液体受压体积减小,dP 与dV 异号,加负号,以使к为正值;其值愈大,愈容易压缩。
к的单位是“1/Pa ”。
(平方米每牛)体积弹性模量K 是压缩系数的倒数,用K 表示,单位是“Pa ”液体的热膨胀系数:它表示在一定的压强下,温度增加1度,体积的相对增加率。
单位为“1/K ”或“1/℃”在一定压强下,体积的变化速度与温度成正比。
水的压缩系数和热膨胀系数都很小。
P 增大水的压缩系数K 减小 T 升高 水的膨胀系数增大 B 气体的压缩性和膨胀性气体具有显著的可压缩性,一般情况下,常用气体(如空气、氮、氧、CO2等)的密度、压dPdV V dP V dV ⋅-=-=1/κρρκd dPdV dP V K =-==1dTd dT dV V V ρρα⋅-=⋅=11强和温度三者之间符合完全气体状态方程,即理想气体状态方程 P —— 气体的绝对压强(Pa ); ρ —— 气体的密度(Kg/cm3); T —— 气体的热力学温度(K ); R —— 气体常数;在标准状态下,M 为气体的分子量,空气的气体常数R=287J/Kg .K 。
适用范围:当气体在很高的压强,很低温度下,或接近于液态时,其不再适用。
第二章 流体静力学1 静止流体具有的特性(1) 应力方向沿作用面的内发现方向。
(2) 静压强的大小与作用面的方位无关。
流体平衡微分方程欧拉 在静止流体中,各点单位质量流体所受表面力 和质量力相平衡。
欧拉方程全微分形式:2 等压面:压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)。
等压面的性质:平衡流体等压面上任一点的质量力恒正交于等压面。
由等压面的这一性质,便可根据质量力的方向来判断等压面的形状。
质量力只有重力时,因重力的方向铅垂向下,可知等压面是水平面。
若重力之外还有其它质量力作用时,等压面是与质量力的合力正交的非水平面。
RTP=ρ)/(8314R K Kg J M ⋅=⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=∂∂-=∂∂-=∂∂-010101z p Z y p Y xpX ρρρ)d d d (d z Z y Y x X p ++=ρ0=⋅s d f3 液体静力学基本方程P —静止液体内部某点的压强h —该点到液面的距离,称淹没深度 Z —该点在坐标平面以上的高度P0—液体表面压强,对于液面通大气的开口容器,视为 大气 压强并以Pa 表示 推论(1)静压强的大小与液体的体积无关(2)两点的的压强差 等于两点之间单位面积垂 直液柱的重量(3)平衡状态下,液体内任意压强的变化,等值的 传递到其他各点。
液体静力学方程三大意义⑴.位置水头z :任一点在基准面以上的位置高度,表示单位重量流体从某一基准面算起所具有的位置势能,简称比位能,或单位位能或位置水头。
⑵.压强水头: 表示单位重量流体从压强为大气压算起所具有的压强势能,简称比压能或单位压能或压强水头。
⑶.测压管水头( ):单位重量流体的比势能,或单位势能或测压管水头。
4 压强的度量绝对压强:以没有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强,以符号pabs 表示。
(大于0)C g p z =+ρghp z H g p p ρρ+=-+=00)(P0 P 1 P2Z1 Z2 g ρp gρpz +相对压强:以当地大气压为基准起算的压强,以符号p 表示。
(可正可负可为0)真空:当流体中某点的绝对压强小于大气压时, 则该点为真空,其相对压强必为负值。
真空值与相对压强大小相等,正负号相反(必小于0)相对压强和绝对压强的关系绝对压强、相对压强、真空度之间的关系压强单位 压强单位Pa N/m2kPa kN/m2mH2O mmHg at换算关系9800098 10 736 1说明:计算时无特殊说明时液体均采用相对压强计算,气体一般选用绝对压强。
5 测量压强的仪器(金属测压表和液柱式测压计)。
(1) 金属测压计测量的是相对压强 (弹簧式压力表、真空表)(2) 液柱式测压计是根据流体静力学基本原理、利用液柱高度来测量压强(差)的仪器。
测压管A 点相对压强 真空度U 形管测压计 上式的图形aabs pp p -=)(P)(a abs a abs abs a p p p p p p p <-=--=-=νhp g ρ=00gh p ρ=gah g p B 水水银ρρ-∆=h g ga p B ∆=+水银水ρρp ap 0Ah)/(1A s L h =倾斜微压计压差计例8:在管道M 上装一复式U 形水银测压计,已知测压计上各液面及A 点的标高为:1∇1=1.8m 2∇=0.6m ,3∇=2.0m ,4∇=1.0m ,A ∇=5∇=1.5m 。
试确定管中A 点压强。
6 作用在平面上的静水总压力 图算法(1)压强分布图 根据基本方程式: 绘制静水压强大小;1122gh gh p M ρρ--=1122gh gh p p M ρρν+=-=LsA h =1θsin2L h =θρθρsin sin gL KL L A s g p ≈=⎪⎭⎫⎝⎛+= )(21h h p +=γpp p BB A A h h g p z g p z 6.12)()()(=-=+-+ρρρρρkPa6.274)15.16.02(8.91)126.08.1(8.96.13)()()()()()(4523432145432321=-+-⨯⨯--+-⨯⨯=∇-∇+∇-∇-∇-∇+∇-∇'=∇-∇-∇-∇'+∇-∇-∇-∇'=γγγγγγA p ghp ρ=(2)静水压强垂直于作用面且为压应力。
图算法的步骤是:先绘出压强分布图,总压力的大小等于压强分布图的面积S,乘以受压面的宽度b,即P=bS 总压力的作用线通过压强分布图的形心,作用线与受压面的交点,就是总压力的作用点适用范围:规则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压心P。
经典例题一铅直矩形闸门,已知h1=1m,h2=2m,宽b=1.5m,求总压力及其作用点。
梯形形心坐标: a上底,b下底解:总压力为压强分布图的体积:作用线通过压强分布图的重心:解析法总压力= 受压平面形心点的压强×受压平面面积合力矩定理:合力对任一轴的力矩等于各分力对同一轴力矩之和平行移轴定理ApAghAygPccc==•=ραρsinAyIICCx2+=AyIyyCCCD+=经典例题 一铅直矩形闸门,已知h1=1m ,h2=2m ,宽b=1.5m ,求总压力及其作用点。
7 作用在曲面上的静水压力二向曲面——具有平行母线的柱面 水平分力 作用在曲 面上的水平分力等于受压面形心处的相对压强PC 与其在垂 直坐标面oyz 的投影面积Ax 的乘积。
铅垂分力合力的大小 合力的方向PX = 受压平面形心点的压强 p c × 受压曲面在 yoz 轴上的投影 AZ PZ = 液体的容重γ×压力体的体积 V注明:P 的作用线必然通过Px 和Pz 的交点,但这个交点不一定在曲面上,该作用线与曲面的交点即为总压力的作用点 压力体压力体分类:因Pz 的方向(压力体 ——压力体和液面在曲面AB 的同侧,Pz 方向向下 虚压力体 ——压力体和液面在曲面AB 的异侧,Pz 方向向上) 压力体叠加 ——对于水平投影重叠的曲面,分开界定压力体,然后相叠加,虚、实压力体重叠的部分相抵消。
m17.26123212m1121,m 2KN84.5832807.9m 325.1m22/21432=+=⨯+======⨯⨯==⨯==+=D c c c c y bh I h y P A h 解:x c x c Ap A gh •=•=ρx P αsin d dP z A p =压力体gV ρ=22x P zPP +=xz P P =θtan潜体——全部浸入液体中的物体称为潜体,潜体表面是封闭曲曲。
浮体——部分浸入液体中的物体称为浮体。
第三章流体动力学基础1 基本概念:(1)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。
(2)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。