工程流体力学公式资料讲解

工程流体力学公式第二章 流体的主要物理性质❖ 流体的可压缩性计算、牛顿内摩擦定律的计算、粘度的三种表示方法。

1．密度 ρ = m /V2．重度 γ = G /V3．流体的密度和重度有以下的关系：γ = ρ g 或 ρ = γ/ g4．密度的倒数称为比体积，以υ表示υ = 1/ ρ = V/m5．流体的相对密度：d = γ流 /γ水 = ρ流 /ρ水6．热膨胀性7．压缩性. 体积压缩率κ8．体积模量9．流体层接触面上的内摩擦力10．单位面积上的内摩擦力（切应力）（牛顿内摩擦定律）11．.动力粘度μ：12．运动粘度ν ：ν = μ/ρ13．恩氏粘度°E ：°E = t 1 / t 2T V V ∆∆=1αpV V ∆∆-=1κVP V K ∆∆-=κ1nA F d d υμ=dnd vμτ±=nv d /d τμ=第三章 流体静力学❖ 重点：流体静压强特性、欧拉平衡微分方程式、等压面方程及其、流体静力学基本方程意义及其计算、压强关系换算、相对静止状态流体的压强计算、流体静压力的计算（压力体）。

1．常见的质量力：重力ΔW = Δmg 、直线运动惯性力ΔFI = Δm·a离心惯性力ΔFR = Δm·r ω2 .2．质量力为F 。

：F = m ·am = m (f xi+f yj+f zk)am = F /m = f xi+f yj+f zk 为单位质量力，在数值上就等于加速度实例：重力场中的流体只受到地球引力的作用，取z 轴铅垂向上，xoy 为水平面，则单位质量力在x 、y 、 z 轴上的分量为 fx = 0 , fy = 0 , fz = -mg /m = -g 式中负号表示重力加速度g 与坐标轴z 方向相反3流体静压强不是矢量，而是标量，仅是坐标的连续函数。

即：p = p (x ,y ,z )，由此得静压强的全微分为:4．欧拉平衡微分方程式单位质量流体的力平衡方程为：z zp y y p x x p p d d d d ∂∂∂∂∂∂++=d d d d d d 0x p f x y z x y z x∂∂-=ρd d d d d d 0y p f x y z x y z y ∂∂-=ρd d d d d d 0z p f x y z x y z z∂∂-=ρ01=∂∂-x p f x ρ10y p f y ∂∂-=ρ5．压强差公式（欧拉平衡微分方程式综合形式）6．质量力的势函数7．重力场中平衡流体的质量力势函数积分得：U = -gz + c8．等压 .面微分方程式 .fx d x + fy d y + fz d z = 0 9．流体静力学基本方程对于不可压缩流体，ρ = 常数。

积分得：p + ρgz = c 形式一形式二 形式三10．压强基本公式p = p 0+ρ g h11．.静压强的计量单位❖ 应力单位：Pa 、N/m2、bar❖ 液柱高单位：mH2O 、mmHg01=∂∂-z p f z ρz z p y y p x x p z f y f x f z y x d d d )d d d (∂∂+∂∂+∂∂=++ρ)d d d (d z f y f x f p z y x ++=ρd (d d d )x y z p f x f y f z dUρ=++=ρd d d d x y z U U U U x y z =f dx f dy f dz x y z gdz ∂∂∂∂∂∂=++++=-1212p p c +=+=gz gz ρρ1212p p c g g+=+=z z ρρ❖ 标准大气压：1 atm = 760 mmHg =10.33 mH2O = 101325 Pa ≈ 1bar第四章 流体运动学基础1拉格朗日法：流体质点的运动速度的拉格朗日描述为压强 p 的拉格朗日描述是：p =p (a ,b ,c ,t )2．欧拉法流速场压强场：p =p (x,y,z ,t) 加速度场简写为时变加速度： 位变加速度⎪⎩⎪⎨⎧===),,,(),,,(),,,(t c b a w w t c b a t c b a u u υυ⎪⎩⎪⎨⎧===),,,(),,,(),,,(t z y x w w t z y x t z y x u uυυv ui v j wk =++v v v v (,,,)x y z a a x y z t a i a j a k==++v v v v vd d (,,)d d d d (,,)d d d d (,,)d d x y z u u x y z,t u u u u a u w t t t x y z x y z,t a u w t t t x y z w w x y z,t w w w w a u w t t t x y z ∂∂∂∂∂∂∂∂υυ∂υ∂υ∂υ∂υυ∂∂∂∂∂∂∂∂υ∂∂∂∂⎧===+++⎪⎪⎪===+++⎨⎪⎪===+++⎪⎩υυυυ)(∇⋅+∂∂=t a t ∂∂υυυ)(∇⋅3．流线微分方程：.在流线任意一点处取微小线段d l = d x i + d y j + d z k ，该点速度为：v = u i + v j + w k ，由于v 与d l 方向一致，所以有： d l × v = 04．流量计算：单位时间内通过d A 的微小流量为 d q v=u d A 通过整个过流断面流量相应的质量流量为5．平均流速6．连续性方程的基本形式对于定常流动 有 即ρ1A 1υ1= ρ2A 2υ2对于不可压缩流体，ρ1 = ρ2 =c ，有 即A 1υ1=A 2υ2= q v7．三元流动连续性方程式定常流动不可压缩流体定常或非定常流：ρ = c⎰⎰==AA u q q d d v v ⎰==Am A u q q d v ρρv d A v u A q A Aq vA υ===⎰212211d d d A A V u A u A V t∂ρρ∂-=⎰⎰⎰ρ0t ∂∂=ρA u A u A A d d 212211⎰⎰ρ=ρA u A u A A d d 2121⎰⎰=()()()0u w t x y zρρρυρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂()()()0u w x y z ρρυρ∂∂∂++=∂∂∂0u w x y zυ∂∂∂++=∂∂∂8．雷诺数 对于圆管内的流动：Re <2000 时，流动总是层流型态，称为层流区；Re >4000时，一般出现湍流型态，称为湍流区；2000<Re <4000 时，有时层流，有时湍流，处于不稳定状态，称为过渡区；取决于外界干扰条件。

9．牛顿黏性定律10．剪切应力，或称内摩擦力， N/m21112．运动黏度 m2/s 13．.临界雷诺数14．进口段长度4. 理想不可压缩流体重力作用下沿流线的伯努利方程式：三个式子ud Re ρμ=x d d u y τμ=-,μνρ=e l d 22p v gz c ρ++=22p v z c g g ρ++=22112212p v p v z z c ++=++=5．理想流体总流的伯努利方程式6．总流的伯努利方程7．实际流体总流的伯努利方程式8．粘性流体的伯努利方程9．.总流的动量方程10．总流的动量矩方程11．叶轮机械的欧拉方程12．洒水器221112221222p v p v z z g g g g ααρρ++=++gV g p z g V g p z 222222221111αραρ++=++221112221222fp v p v z z h g g g g ααρρ++=+++22112212L 22p v p v z z h g g γγ++=+++∑=-FV Q V Q ρ111222ρβρβ∑⨯=⨯-⨯F r V r Q V r Q ρ11112222ρβρβ)cos cos (111222ααρr V r V Q M -=0dW d P=dt dt W Md M M M θθθθω====⎰功 功率 θωωθρcos 0)cos (22RV R VR Q =∴=-第七章 流体在管路中的流动1．临界雷诺数临界雷诺数=2000，小于2000，流动为层流 大于2000，流动为湍流2．沿程水头损失当流动为层流时沿程水头损失hf 为， V(1.0) ；当流动为湍流时沿程水头损失hf 为， V(1.75～2.0)3．水力半径相当直径 4．圆管断面上的流量5．平均流速6．局部阻力因数为7．管道沿程摩阻因数8．沿程水头损失的计算 V dVdRe ρμυ==12f p p p h γγ-∆==h A r P =hh 4d r =4π8Q GR μ=2max 2max 21π12π82R v Q G V R v A R μ====0f 212c V τρ=f 644c Re λ==f 28p Gl l h V R μγγγ∆===226422l V l V Vd d g d g λρμ=⋅⋅=⋅⋅第九章1．.薄壁孔口特征：L/d≤2 厚壁孔口特征：2＜L/d≤4 2．流速系数.3。

流量系数Cd = CcCv cv11ζ+= C。