工程流体力学模板
流体力学【范本模板】
第一章1。
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。
2。
作用在流体上的力:表面力，质量力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=limδA→0δFδA=dFdA4。
质量力(体积力）：某种力场作用在流体全部质点（全部体积）上的质量力（体积力）。
5。
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.6.牛顿粘性应力公式：τ=μdV xdy，表明各流层间的切向应力和流体微团的角变形速度成正比，比例系数为流体的动力粘度。
7。
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。
8.浸润现象：当液体和固体壁面接触时，若内聚力小于附着力，液体将在固体壁面上伸展开来,湿润固体壁面。
9.毛细现象：当液体和固体壁面接触时，若内聚力大于附着力时，液体将缩成一团，不湿润固体壁面。
第二章10.流体静压强的两个特性：一、流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。
二、静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关,是点的坐标的连续可微函数。
11.欧拉平衡微分方程物理意义:f—1ρ∇p=0，在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡。
12.压强差公式：dp=ρ(f x dx+f y dy+f z dz)，该式表明，流体静压强的增量取决于单位质量力和坐标增量。
《工程流体力学》PPT课件
本章学习要求:
流体静力学主要研究流体平衡时，其内部的压强分布规律 及流体与其他物体间的相互作用力。它以压强为中心，主要 阐述流体静压强的特性、静压强的分布规律、欧拉平衡微分 方程，作用在平面上或曲面上静水总压力的计算方法，潜体 与浮体的稳定性，并在此基础上解决一些工程实际问题。
无论是静止的流体还是相对静止的流体，流体之间没有相 对运动，因而粘性作用表现不出来，故切应力为零。
• 2.3.3 静止液体中的等压面 • 由于等压面与质量力正交，在静止液体中只有重
力存在，因此，在静止液体中等压面必为水平面。
• 对于不连续的液体或者一个水平面穿过了两种不 同介质连续液体，则位于同一水平面上各点压强 并不一定相同，即水平面不一定是等压面。
2.3 流体静力学的基本方程
2.3.4 绝对压强、相对压强、真空度
(z A (g p A )W ) (z B (g p B )W ) (( (g g ) ) H W g2 1 ) h 1 2 .6 h
2.4 压强单位和测压仪器
2、U形水银测压计
p1=p+ρ1gh1 p2=pa+ρ2gh2 所以 ： p+ρ1gh1=pa+ρ2gh2
M点的绝对压强为： p=pa+ρ2gh2-ρ1gh1
具有的压强势能，简称压能（压强水头）。
测压管水头（ z+p/g）：单位重量流体的总势能。
物理意义： 1. 仅受重力作用处于静止状态的流体中，任意点对同一基准面 的单位势能为一常数，即各点测压管水头相等，位头增高，压 头减小。
2. 在均质（g=常数）、连通的液体中，水平面（z1 = z2=常数）
必然是等压面（p1 = p2 =常数）。
工程流体力学第四版
2 — 1 已知某种物质的密度32.94/g cm ρ=，试求它的相对密度d 。
2—2已知某厂1号炉水平烟道中烟气组成的百分数为213.5%co α=,20.3%so α= ,20.3%o α=,20.3%N α=20.3%H O α=，试求烟气的密度。
[31.341/kg cm ]2—4 当压强增量为5000Pa 时，某种液体的密度增长0.002%。
试求该液体的体积模量。
[52.510Pa ⨯] 2—6 充满石油的油槽内的压强为54.910Pa ⨯，今由槽中排出石油40Kg ，使槽内压强降到49.806710Pa ⨯，设石油的体积模量K=91.3210Pa ⨯。
试求油槽的体积。
2—9 动力黏度为42.910Pa S -⨯∙、密度为678Kg/3m 的油，其运动黏度等于多少？[724.2810/m s -⨯] 2—12 一平板距离另一固定平板0.5mm ，两板间充满流体，上板在每平方米有2N 的力作用下以0.25m/s 的速度移动，求该流体的黏度。
[0.004Pa S ∙] 2—13 已知动力滑动轴承的轴直径d=0.2m ，转速n=2830r/min ，轴承内径D=0.2016m ，宽度l=0.3m ，润滑油的动力黏度0.245Pa S μ=∙，试求克服摩擦阻力所消耗的功率。
[50.7W]3—1 如图所示，烟囱高H=20m ，烟气温度s t =300℃，压强s p ，试确定引起火炉中烟气自动流通的压强差。
烟气的密度可按下式计算：s p =（1.25-0.0027s t 3/kg cm ，空气的密度s p =1.293/kg cm 。
[1.667Pa]3—6 如图所示，两根盛有水银的U 形测压管与盛有水的密封容器连接。
若上面测压管的水银页面距自由液面的深度1h =60cm ，水银柱高2h =25cm ，下面测压管的水银柱高3h =30cm ，Hg =136003/kg cm ，试求下面测压管水银面距自由液面的深度4h 。
工程流体力学1
PPT文档演模板
工程流体力学1
四、流体力学的研究方法及其应用
流体力学研究流体这样一个连续介质的宏 观运动规律以及它与其它运动形态之间的相互 作用，其研究方法有理论研究、数值计算和实 验三种，三种方法取长补短，相互促进，彼此 影响，从而促使流体力学得到飞速的发展。
PPT文档演模板
工程流体力学1
1.理论研究
PPT文档演模板
工程流体力学1
4.应用
流体力学在生产部门中有着非常广泛的应 用，可以这样说，目前已很难找出一个技术部 门，它与流体力学没有或多或少的联系。
航空工程和造船工业中，飞机和船的外形设 计；在水利工程中，大型水利枢纽，水库，水 电站，洪峰预报，河流泥沙；动力机械中蒸气 透平，喷气发动机，压缩机，水泵；在石油工 业中，油气集输，油、气、液的分离，钻井泥 浆循环，注水，压裂，渗流；金属冶炼和化学 工业等。
例如：在标准状态下， 1μm3任何气体含 有个分子2.69×107。 液体分子间距比气体小， 1μm3液体体积中有3.35×1010液体分子个。
PPT文档演模板
工程流体力学1
在大多数工程应用中，人们关心的是大量 分子的总体统计效应，而不是单个分子的行为， 流体力学的一切宏观参数（密度、温度、压强） 都是大量分子行为的统计平均值。当从宏观角 度研究流体的机械运动时，就认为流体物质是 连续。
在流体力学中，把流体质点作为最小的研 究对象，每个质点都含有大量的分子，故分子 随机出入该微小体积不会影响宏观特性，能保 持宏观力学特性。因此，有理由认为流体是连 续介质。
PPT文档演模板
工程流体力学1
连续性介质模型特点：
1).客观上存在宏观上足够小而微观上足够大的 小体积，这个小体积在几何上为一个点，此点称 为流体质点；
工程流体力学(3)PPT课件
授课：XXX
14
工程上可将问题简化：
2021/3/9
授课：XXX
15
将翼展z方向看成无限长，三维问题简化
成二维处理。
2021/3/9
授课：XXX
16
§2 流线和流管
一、迹线
定义：流体质点运动的轨迹线。
2021/3/9
授课：XXX
17
二、流线
定义：
是表示某一瞬时流体各点流动趋势
的曲线，曲线上任一点的切线方向与该 点的流速方向重合。
1.边界随流团一起运动，其形状、大小随 时间变化。
2.边界上无质量交换， 即无流入也无流出。
系统
V
3.在系统边界上，受到 外界作用在系统边界上 的力。
系统边界
2021/3/9
授课：XXX
4
二、欧拉法 以流体质点流经流场中各空间点的
运动即以流场作为描述对象，研究流动 的方法。
它不直接追究质点的运动过程， 而是以充满运动液体质点的空间——流 场为对象。研究各时刻质点在流场中的 变化规律。
质点
du u u x u y u z dt t x t y t z t
导数:
2021/3/9
u t
u u v x 授课：XXX
u y
wu z
ax
8
同理
axd du t u tu u xv u yw u z
ayd dv t v tu v xv y vw v z
azd dw t w tu w xv w yw w z
dNNuNvNwN dt t x y z
N可是矢量也可是标量。
N ——当地变化率（局部变化率）
t
uNvNwN ——迁移变化率
工程流体力学实验范文
工程流体力学实验指导书谢振华编北京科技大学土木与环境工程学院2003 年9 月前言工程流体力学实验是《工程流体力学》课程教学的重要环节。
通过实验，可以对课堂讲授的理论知识加以巩固和进一步的验证，加强理论和实践的结合，同时可以培养学生实际动手能力和分析问题、解决问题的能力，为今后的科学研究打下基础。
本实验指导书是根据教学大纲的要求，并结合实验室的具体设备编写的。
实验内容包括水静压强实验，不可压缩流体定常流动动量方程实验，雷诺实验，管路沿程阻力实验，管路局部阻力实验，毕托管测速实验，文丘里流量计实验。
这些实验可以使学生掌握流体力学的实验技术和测量技巧，为进行科学实验研究做准备。
由于编者水平有限和实验设备的限制，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。
编者2003年7月目录实验1 水静压强实验 (1)实验2 不可压缩流体定常流动动量方程实验 (3)实验3 雷诺实验 (6)实验4 管路沿程阻力实验 (8)实验5 管路局部阻力实验 (12)实验6 毕托管测速实验 (15)实验7 文丘里流量计实验 (17)1图1.1 水静压强实验装置图实验1 水静压强实验一、实验目的1．加深理解流体静力学基本方程及等压面的概念。
2．理解封闭容器内静止液体表面压强及其液体内部某空间点的压强。
3．观察压强传递现象。
二、实验装置实验装置如图1.1所示。
三、实验原理对密封容器（即水箱）的液体表面加压时，设液体表面压强为P 0，则P 0>P a ，a p 为大气压强。
从U 形管中可以看到有压差产生，U 形管与密封水箱上部连通的一面，液面下降，而与大气相通的一面，液面上升。
密闭水箱内液体表面压强0p 为：h p p a γ+=0式中 γ——液体的重度；h ——U 形管中液面上升的高度。
当密闭水箱内压强P 0下降时，U 形管内的液面呈现相反的现象，即P 0＜P a ，这时密闭水箱内液面压强0p 为：h p p a γ-=0式中 h ——U 形管中液面下降的高度。
工程流体力学实验报告参考模板
福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心学生实验报告工程流体力学实验题目：实验项目1：毕托管测速实验实验项目2：管路沿程阻力系数测定实验实验项目3：管路局部阻力系数测定实验实验项目4：流体静力学实验姓名：李威学号：051001509组别：________实验指导教师姓名：__________________________同组成员：____________________________________2011年月日实验一毕托管测速实验一、实验目的要求：1．通过对管嘴淹没出流点流速及点流速系数的测量，掌握用测压管测量点流速的技术和使用方法。
2．通过对毕托管的构造和适用性的了解及其测量精度的检验，进一步明确水力学量测仪器的现实作用。
二、实验成果及要求实验装置台号No三、实验分析与讨论1．利用测压管测量点压强时，为什么要排气？怎样检验排净与否？答：若测压管内存有气体，在测量压强时，水柱因含气泡而虚高，使压强测得不准确。
排气后的测压管一端通静止的小水箱中（此小水箱可用有透明的机玻璃制作，以便看到箱内的水面），装有玻璃管的另一端抬高到与水箱水面略高些，静止后看液面是否与水箱中的水面齐平，齐平则表示排气已干净。
2．毕托管的压头差Δh和管嘴上、下游水位差ΔH之间的大小关系怎样？为什么？答：这两个差值分别和动能及势能有关。
在势能转换为动能的过程中，由于粘性的存在而有能量损失，所以压头差较小。
3．所测的流速系数ϕ'说明了什么？实验二 管路沿程阻力系数测定实验一、实验目的要求：1． 掌握沿程阻力的测定方法；2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与的关系； 3测定流体流过直管时的局部阻力，并求出阻力系数ξ； 4学会压差计和流量计的使用。
二、实验成果及要求1．有关常数。
实验装置台号圆管直径d= cm ， 量测段长度L=85cm 。
及计算（见表1）。
2．绘图分析* 绘制lg υ～lgh f 曲线，并确定指数关系值m 的大小。
流体动力学基础(工程流体力学).ppt课件
dV
II '
t t
dV
II '
t
dt t0
t
lim
dV
III
t t
dV
I
t
t 0
t
δt→0, II’ → II
x
nv
z
III
v II ' n
I
o y
20 20
dV
dV
II
tt II
t
lim t t0
t
dV
dV
lim III
t t
t0
t
v cosdA
质点、质点系和刚体 闭口系统或开口系统
均以确定不变的物质集协作为研讨对象！
7 7
定义：
系统(质量体)
在流膂力学中，系统是指由确定的流体质点所组成的流 体团。如下图。
系统以外的一切统称为外界。 系统和外界分开的真实或假象的外表称为系统的边境。
B C
A
D
Lagrange 方法！
系统
8
8
特点：
(1) 一定质量的流体质点的合集 (2) 系统的边境随流体一同运动，系统的体积、边境面的
31 31
固定的控制体
对固定的CV，积分方式的延续性方程可化为
CS
ρ(
vn
)dA
CV
t
dV
运动的控制体
将控制体随物体一同运动时，延续性方程方式不变，只
需将速度改成相对速度vr
t
dV
CV
CS (vr n)dA 0
32 32
延续方程的简化
★1、对于均质不可压流体： ρ=const
dV 0
令β＝1，由系统的质量不变可得延续性方程
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.粘性流体抵抗变形的特性。
2.流线在流场中某一瞬时处处与流体速度方向一致的曲线。
3.流量单位时间经过某一截面流体的数量。
4.速度环量在流场中某一瞬时速度沿某一封闭曲线的积分。
5.边界层在固壁附近速度梯度很大的薄层区域。
二．简答题( 20分每题10分)
1．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流和紊流的基本规律。
2．画出无限空间自由淹没紊流射流结构图, 并说明其几何、运动、动力特征。
答: 几何特征: tanα＝3.4a、运动特征:各截面速度分布相似、动力特征: 各截面动量相等。
三、选择与填空( 30分)
1．两平板相距0.1mm, 中间充满了粘度为μ=0.00114Pa/s的流体, 上平板相对下平板的运动速度为 3.5m/s, 则平板表面的切应力为39.9 Pa。
( 3分)
7．如图2所示, 设H=3m, 不计损失, 则出口速度为7.67 m/s。
( 2分) 8．两水管的有压流动相似, d1/d2=3, 则v2/v1= 3 。
( 2分)
10．理想不可压流体作平面无旋流动, 其流函数为kxy , 则x v ＝ kx , y v ＝ -ky 。
( 2分)
12．某正激波前速度系数为2.3, 则波后速度系数为 0.435 。
( 1分)
13．如图5所示为小扰动在不同来流速度场的传播, 则来流速度在图a
中 B , 图b 中A 。
( A ．Ma ＞1 B ．Ma ＜1 C ．Ma =1＝。
( 1
分)
图5(a) 图5(b) 图6
14．设某管路的水力直径为4.8m, 则其水力半径为 1.2 m 。
( 1分)
15．某二元不可压流场, 35x v x =, y x v y 215-=, 则过点( 1, 2) 的a x =75。
( 2分)
17．某流场的速度分布为k xyz j yx i xy v 422-+=, 则该流场为 A 。
( A ．不
可压 B ．可压缩) 。
( 2分)
19．为了获得超声速气流应使用 B 。
( A ．收缩喷管 B ．缩放喷管) 。
( 1分)
1.流体是一种受任何微小 剪切力 作用时, 都会产生连续变形的物质。
2.作用于流体上的力按其性质能够分为表面力和 质量力 。
3.缓变流任意过流截面静压力分布特点: c g p z =+ρ 。
4. 一边长为a 的等边三角形截面管内充满流体流动, 其当量直径( 水力
直径) =i d a 33 。
5. 某流场kx v x =, ky v y -=, 则流线方程为 c xy = 。
6.量纲和谐性原理是指任何一个正确的方程式中, 各项的量纲必须 相
同
7．在管流中, 如果两个截面的直径比为
, 则这两个截面上的雷
诺数之比为 。
1/2 8. 在圆管层流流动中, 沿程损失与速度的 一次方 成正比。
9．某水流速度是2.5m/s, 则其速度水头是 0.32 mH 2O 。
10．斯托克斯定理表明, 沿封闭曲线的L 的速度环量等于穿过以该曲线
为周界的任意曲面的 涡通量 。
11．不可压缩平面流动的势函数为
x y x +-22, 其流函数为 y xy +2 12.边界层的分离只可能发生在 压强 升高的区域内, 形成旋涡。
13.马赫数的定义为气体的流速与 当地声速 的比值。
14.超声速气流在扩压管中进行增压, 扩压管的截面积应该逐渐 减少 ;
超声速气流在喷管中进行增速, 喷管的截面积应该逐渐 增大 。
3.对于实际流体,总水头线是 沿程下降 的线。
4.理想流体与实际流体的主要区别在于 是否烤炉粘性 。
5.真空是指绝对压强和当地大气压的压力差。
6.Re是表征粘性力的相似准则数, 在圆管流动中, 当Re小于
时, 实际流体的流动状态是层流流动; 当Re大于该值时, 其流动状态是紊流流动。
7.流体旋转质点的运动形式包括平移、变形和旋转。
8.气流速度与临界速度之比是速度系数。
9.亚声速流动, 是指马赫数___小于1_______时的流动。
二、简答题( 每题5分, 共25分)
1、什么是连续介质假设? 引入连续介质假设的目的是什么?
连续介质假设认为流体是由空间上连续分布的流体质点组成的连续介质。
根据流体的连续介质模型, 任意时刻流动空间的任一点都为相应的流体质点占据, 表征流体性质和运动特征的物理量一般为时间和空间的连续函数, 就能够应用数学分析中连续函数分析和解决流体力学问题。
2、什么是水力光滑管? 什么是水力粗糙管?
当流体流动过程中, 粘性底层完全淹没了管壁粗糙凸出部分, 这时粘性底层以外的紊流区域完全感受不到管壁粗糙度的影响, 流体仿佛在
完全光滑的管子中流动, 这种管道称为水力光滑管。
当管壁的粗糙凸出部分有一部分或者大部分暴露在紊流区域中, 这时流体流过凸出部分将产生旋涡, 造成新的能量损失, 这种管道称为粗糙管。
3、什么是缓变流? 缓变流的特征是什么?
当流线的曲率半径很大或流线之间的夹角很小时, 流线近似为平行直线, 这样的流动称为缓变流。
缓变流的特性: 缓变流任意过流截面上流体静压力的分布规律与平衡流体中的相同
4、试根据尼古拉兹试验,说明紊流各区沿程阻力系数与和的关系。
对于粗糙管阻力系数λ与Re的关系能够分为五个阶段: 当Re＜2300时, 流动处于层流状态, 管壁的相对粗糙度对阻力系数λ没有影响, λ与Re成反比关系; 2300＜Re＜4000时, 处于第一过渡区, 是层流向紊流过渡的不稳定区域; 4000＜Re＜26.98( d/ε) 8/7时, 为水力光滑管区, λ与Re的0.25次方成反比关系; 26.98( d/ε) 8/7＜Re＜4160( d/2ε) 0.85时, 为第二过渡区, 随着Re的增大, λ也增加;
4160( d/2ε) 0.85＜Re时, 处于阻力平方区, λ与Re无关。
1．水管上安装一复式水银测压计如图所示。
同一水。