流体力学复习资料
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课程流体力学复习资料一、是非题1、在连续介质假设的条件下,液体中各种物理量的变化是连续的。
(正确)2、管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的。
(错误)3、均匀缓流只能在缓坡上发生,均匀急流只能在陡坡上发生。
(错误)4、其他条件相同时,实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。
(正确)5、区分实用堰和宽顶堰,只需关注堰壁厚度δ。
(正确)6、流网存在的充分必要条件是恒定渗流。
(错误)7、牛顿内摩擦定律仅适用于管道中层流情况。
(正确)8、在有压长管道中,水头损失被认为是全部消耗在沿程水头损失上。
(正确)9、在串联长管道中,各管段的水头损失可能相等,也可能不相等。
(正确)10、紊流实际上是一种非恒定流现象。
(正确)二、单项选择题1、静止液体中同一点各方向的压强()A.数值相等B.数值不等C.仅水平方向数值相等D.铅直方向数值最大2、亚声速流动,是指 __________时的流动。
()A.等于1 B.等于临界马赫数C.大于1 D.小于13.在研究流体运动时,按照是否考虑流体的粘性,可将流体分为。
A.牛顿流体及非牛顿流体;B.可压缩流体与不可压缩流体;C.均质流体与非均质流体;D.理想流体与实际流体4.混合气体的密度可按照各种气体_____________的百分比数来计算。
()A.总体积 B.总质量C.总比容 D.总压强在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二),当箱顶部压强$Po_1 1$个大气压时,两测压计水银柱高之差$\Delta h_1=h_1-h_2=760mm$ (Hg)。
如果顶部再压入一部分空气,使$Po_2=2$个大气压时。
则$\Delta h_2$应为多少?解答过程:已知:$Po_1=1$,$h_1-h_2=760$,$Po_2=2$要求:$\Delta h_2$根据理想气体状态方程,$PV=nRT$,其中P为压强,V为体积,n为摩尔数,R为气体常数,T为绝对温度。
《流体力学》复习资料

一、填空题1、液体的动力粘性系数随温度的而减小,牛顿流体是指切应力与成的流体。
2、欧拉法中,流体的加速度包括和两种,如果流场中时变加速度为零,则称流动为,否则,流动称为。
3、雷诺实验揭示了流体流动存在层流和两种流态,并可用来判别流态。
4、一般管路中的损失,是由和两部分构成,在定常紊流中,沿程水头损失与流速的成,所谓的长管是指比小得多,可以忽略不计。
5、已知三维流场的速度分布为:0vtxu,试求t=0时刻,经过=wy,4,2=+=点(1,1)的流线方程;点(1,1)处的加速为。
6、平面流动速度分布为:22y=,byu-ax=,如果流体不可压缩,试-v-xy求a= ;b= 。
7、子弹在15摄氏度的大气中飞行,如果子弹头部的马赫角为45度,已知音波速度为340m/s子弹的飞行速度为。
8、管道截面的变化、及壁面的热交换,都会对一元可压缩流动产生影响。
9、自由面上的压强的任何变化,都会地传递到液体中的任何一点,这就是由斯卡定律。
10、液体在相对静止时,液体在重力、、和压力的联合作用下保持平衡。
11、从海平面到11km处是,该层内温度随高度线性地。
12、平面壁所受到的液体的总压力的大小等于的表压强与面积的乘积。
13、水头损失可分为两种类型:和。
14、在工程实践中,通常认为,当管流的雷诺数超过,流态属于紊流。
15、在工程实际中,如果管道比较长,沿程损失远大于局部损失,局部损失可以忽略,这种管在水力学中称为。
16、紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式,比旋转抛物面要均匀得多,这主要是因为脉动速度使流体质点之间发生强烈的,使速度分布趋于均匀。
17、流体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍(如阀门,截面积突变),流线会发生变形,并出现许多大小小的,耗散一部分,这种在局部区域被耗散掉的机械能称为局部水头损失。
18、流动相似指的是两个流动系统所有对应点的对应物理量之比相等,具体地说,就是要满足,、和。
19、自由面上的压强的任何变化,都会地传递到液体中的任何一点,这就是由斯卡定律。
流体力学复习内容

1.自然界物质存在的主要形式有:固体、流体(包括液体和气体)。
2.按连续介质的概念,流体质点(流体微团)是指(D)。
A、流体的分子;B、流体内的固体颗粒;C、几何的点;D、几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。
3.水的密度常用值:ρ=1000kg/m3。
水银的密度常用值:ρ=13600kg/m3。
4.牛顿内摩擦力公式:5.与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是()。
A、切应力和压强;B、切应力和剪切变形速率;C、切应力和剪切变形;D、切应力和流速。
一、选择题1、水力学中,单位质量力是指作用在单位___C__ 液体上的质量力。
A 面积;B 体积;C 质量;D 重量2、不同的液体其粘滞性_______,同一种液体的粘滞性具有随温度____D___而降低的特性。
A 相同降低;B 相同升高;C 不同降低;D 不同升高3、液体粘度随温度的升高而____,气体粘度随温度的升高而____D_。
A 减小,不一定;B 增大,减小;C 减小,不变;D 减小,增大4、动力粘滞系数的单位是:B___A N*s/mB N*s/m^2C m^2/D m/s5、下列说法正确的是:___A_A 液体不能承受拉力,但能承受压力。
B 液体不能承受拉力,也不能承受压力。
C 液体能承受拉力,但不能承受压力。
D 液体能承受拉力,也能承受压力。
6.如图所示,一平板在油面上作水平运动。
已知平板运动速度V=1m/s,平板与固定边界的距离δ=5mm,油的动力粘度μ=0.1Pa·s,则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为(C)A.10Pa B.15Pa C.20Pa D.25Pa7.与牛顿内摩擦定律有关的因素是:(B)A、压强、速度和粘度;B、流体的粘度、切应力与角变形率;C、切应力、温度、粘度和速度;D、压强、粘度和角变形。
8.在研究流体运动时,按照是否考虑流体的粘性,可将流体分为:(D)A、牛顿流体及非牛顿流体;B、可压缩流体与不可压缩流体;C、均质流体与非均质流体;D、理想流体与实际流体。
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流体力学复习资料流体力学是研究流体(包括液体和气体)的平衡和运动规律的学科。
它在工程、物理学、气象学、海洋学等众多领域都有着广泛的应用。
以下是为大家整理的流体力学复习资料,希望能对大家的学习有所帮助。
一、流体的物理性质1、流体的密度和比容密度(ρ)是指单位体积流体的质量,公式为:ρ = m / V 。
比容(ν)则是密度的倒数,即单位质量流体所占的体积,ν = 1/ρ 。
2、流体的压缩性和膨胀性压缩性表示流体在压力作用下体积缩小的性质,通常用体积压缩系数β来衡量,β =(1 / V)×(dV / dp)。
膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的特性,用体积膨胀系数α来描述,α =(1 / V)×(dV / dT)。
3、流体的粘性粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性。
牛顿内摩擦定律:τ =μ×(du / dy),其中τ为切应力,μ为动力粘度,du / dy 为速度梯度。
二、流体静力学1、静压强的特性静压强的方向总是垂直于作用面,并指向作用面内。
静止流体中任意一点处各个方向的静压强大小相等。
2、静压强的分布规律对于重力作用下的静止液体,其静压强分布公式为:p = p0 +ρgh ,其中 p0 为液面压强,h 为液体中某点的深度。
3、压力的表示方法绝对压力:以绝对真空为基准度量的压力。
相对压力:以大气压为基准度量的压力,包括表压力和真空度。
三、流体动力学基础1、流体运动的描述方法拉格朗日法:跟踪流体质点的运动轨迹来描述流体的运动。
欧拉法:通过研究空间固定点上流体的运动参数随时间的变化来描述流体的运动。
2、流线和迹线流线是在某一瞬时,在流场中所作的一条曲线,在该曲线上各点的速度矢量都与该曲线相切。
迹线是流体质点在一段时间内的运动轨迹。
3、连续性方程对于定常流动,质量守恒定律表现为连续性方程:ρ1v1A1 =ρ2v2A2 。
4、伯努利方程理想流体在重力作用下作定常流动时,沿流线有:p /ρ + gz +(1 / 2)v²=常量。
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流体力学复习资料1.流体的定义;宏观:流体是容易变形的物体,没有固定的形状。
微观:在静力平衡时,不能承受拉力或者剪力的物体就是流体。
2. 流体的压缩性:温度一定时,流体的体积随压强的增加而缩小的特性。
流体的膨胀性:压强一定时,流体的体积随温度的升高而增大的特性。
3. 黏度变化规律:液体温度升高,黏性降低;气体温度升高,黏性增加。
原因:液体黏性是分子间作用力产生;气体黏性是分子间碰撞产生。
4.牛顿内摩擦定律:运动的额流体所产生的内摩擦力F的大小与垂直于流动方向的速度梯度du/dy成正比,与接触面的面积A成正比,并与流体的种类有关,与接触面上的压强无关。
数学表达式:F=μA du/dy流层间单位面积上的内摩擦力称为切向应力τ=F/A=μdu/dy5.静止流体上的作用力:质量力、表面力。
质量力:指与流体微团质量大小有关并且集中作用在微团质量中心上的力。
表面力:指大小与流体表面积有关并且分布作用在流体表面上的力。
6.重力作用下静力学基本方程:dp=-ρgdz 对于均质不可压缩流体:z+p/ρ=c物理意义:几何意义7. .绝对压强:以绝对真空为基准计算的压强。
P相对压强:以大气压强为基准计算的压强。
P e真空度:某点的压强小于大气压强时,该点压强小于大气压强的数值。
P vP=p a+ρgh p e=p-pa p v=p a-p8.压力提的概念:所研究的曲面(淹没在静止液体中的部分)到自由液面或自由液面的延长面间投影所包围的一块空间体积。
液体在曲面上方叫实压力体或正压力体;下方的叫虚压力体或负压力体。
9. 研究流体运动的两种方法:①拉格朗日法②欧拉法10.定常流动:流体质点的运动要素只是坐标的函数而与时间无关。
非定常流动:流体质点的运动要素既是坐标的函数又是时间的函数。
11. 迹线:指流体质点的运动轨迹,它表示了流体质点在一段时间内的运动情况。
流线:在流场中每一点上都与速度矢量相切的曲线称为流线。
流线是同一时刻不同流体质点所组成的曲线,它给出该时刻不同流体质点的速度方向。
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1.流体力学介绍(研宄对象、A容、方法)2.连续介质模型3.流动流体的粘性4.流体物理性质5.作用在流体上的力流体力学的概念流体力学:力学的一个分支。
力学研究中广泛采用抽象的理论模型:如质点,质点组,刚体,连续介质等。
理论力学研究这些理论模型的普遍运动规律和一般性原理。
连续介质力学研宂连续介质的运动规律,包括弹性力学(固体)和流体力学(液体和气体)。
流体力学:研宄流体在静止和运动时的受力与运动规律。
即流体在静止和运动时的压力分布, 流速变化,流y:大小,能传递与损失以及流体与同体壁而间的相互作用力等问题。
名词解释:连续介质--由没有空隙、完全充满所占空间的无数质点所组成的物质.流体的构成流体rh大量分子组成;流体分子无休止地作不规则的运动;流体分子之间经常相互碰撞,交换动量和能量。
流体力学的研宄内容流体的平衡规律:流体的运动规律;流体与流体以及流体与固体之间相互作用的规律。
流体力学的研究方法理论研究方法建立力学模型通过对流体性质及运动的观察,根据问题的要求,抓住主要因素,忽略次要因素,建立力学模型。
对力学模型根据物理定律或实验公式,以数学形式建立描写流体运动的封闭方程组,并给出初始条件和边界条件。
求解利用各种数学工具准确地或近似地解出方程纟11,建立起所求问题的流体各参量之间的解析关系或数值关系。
优缺点准确,清晰,但由于数学发展水平的局限,只能应用于简单理论模型,而不能应用于实际复杂的流体运动。
实验研究方法通过实验测S的方法研究流体的力学规律。
实验研宄是流体力学研宄的重要方法。
通过实验,可以给理论研宄以启示,并检验理论是否正确。
通过实验研究,还可建立一定的经验公式,用來解决工程M题。
优缺点可靠,准确,具有指导意义;但是受实验尺度和边界条件限制,有些实验无法开展,或耗资巨大。
数值研究方法流体力学方程的解析解十分难求,因此用数值计算的方法利用计算机对流体力学方程求解成为重要手段。
通常将流体力学的数学模型在计算域上离散化,然后采用一定的数值计算方法计算,以得到流场各参数的变化规律。
流体力学总复习

流体⼒学总复习流体⼒学总复习1.流体连续介质假设,流体的易变形性,粘性,可压缩性2.流体的主要⼒学性质:粘性,压缩性和表⾯张⼒。
3.粘度⼀般不随压⼒变化;对于⽓体温度升⾼则粘度变⼤;对于液体温度升⾼则粘度变⼩。
4.流体的压缩性温度不变时,流体的体积随压强升⾼⽽缩⼩的性质。
5.流体的热膨胀性压⼒不变时,流体的体积随温度升⾼⽽增⼤的性质。
6.不可压缩流体的概念所有的流体均具有可压缩性,只不过液体压缩性很⼩,⽓体的压缩性⼤。
实际⼯程中,对于那些在整个流动过程中压⼒及温度变化不是很⼤,以致流体的密度变化可以忽略不计的问题,不论是液体或是⽓体,假设其密度为常数,并称其为不可压缩流体。
7.⽜顿内摩擦定律,τ=µ*du/dy。
上式说明流体在流动过程中流体层间所产⽣的剪应⼒与法向速度梯度成正⽐,与压⼒⽆关。
流体的这⼀规律与固体表⾯的摩擦⼒规律不同。
符合⽜顿切应⼒公式者为⽜顿流体,如⽔,空⽓;不符合⽜顿切应⼒公式者为⾮⽜顿流体,如油漆,⾼分⼦化合物液体。
8.粘性系数为零的流体称为理想流体,是⼀种假想的流体。
9.⼯程中常⽤运动粘度代替,10.黏性流体与理想流体之分。
⾃然界存在的实际流体都具有黏性,因此实际流体都是黏性流体;若黏性可以忽略不计,则称之为理想流体,即不具有黏性的流体为理想流体。
11.影响黏度的主要因素(1) 温度的影响A. 对于液体,其黏度随温度的升⾼⽽减少。
原因为:液体分⼦的黏性主要来源于分⼦间内聚⼒,温度升⾼时,液体分⼦间距离增⼤,内聚⼒随之下降⽽使黏度下降。
B. 对于⽓体,其黏度随温度的升⾼⽽增⼤。
原因为:⽓体黏性的主要原因是分⼦的热运动,温度升⾼时,⽓体分⼦的热运动加剧,层间分⼦交换频繁,因此⽓体黏度增⼤。
(2) 压强的影响通常压强下,压强对流体黏度的影响很⼩,可以忽略不计。
但在⾼压强下,流体,⽆论是液体还是⽓体,其黏度都随压强的增⼤⽽增⼤。
12.液体的⾃由表⾯存在表⾯张⼒,表⾯张⼒是液体分⼦间吸引⼒的宏观表现。
流体力学复习资料

1.迹线:同一质点在不同时刻所占有的空间位置联成的空间曲线称为迹线。
2.定常流动:液体流动时,若流体中任何一点的压力,速度和密度都不随时间变化,则这种流动就称为定常流动。
3.沿程阻力:流体在均匀流段上产生的流动阻力,称为沿程阻力.4.量纲:量纲是指物理量的性质和类别。
5.体积模量:6.流动相似:两个流动相应点上的同名物理量具有各自固定的比例,则这两个流动就是相似的。
7.纲和谐原理:8.湍流:流体质点的远动轨迹是极不规则的,各部分相互混杂,这种流动状态称为紊流.9.局部阻力:由于流体速度或方向的变化,导致流体剧烈冲击,由于涡流和速度重新分布而产生的阻力。
10.层流:液体层间有规则的流动状态称为层流。
11.渐变流:流线之间的夹角β很小、流线的曲率半径r很大的近乎平行直线的流动。
12.淹没出流:容器中的液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间。
13。
薄壁孔口:出流流股与孔口接触只有一条周线,这种条件的孔口称为薄壁孔口。
14。
动能修正系数:15.流管:在流场内,取任意非流线的封闭曲线L,经此曲线上全部点做流线,这些流线组成的管状流面,称为流管。
简答题1。
什么是等压面?等压面的条件是什么?等压面是指流体中压强相等的各点所组成的面。
只有重力作用下的等压面应满足的条件是:静止、连通、连续均质流体、同一水平面.2.流线的定义性质。
流线的定义:在某一时刻,个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去曲线。
流线的性质: a、同一时刻的不同流线,不能相交。
b、流线不能是折线,而是一条光滑的曲线或直线。
c、流线越密处,流速越大,流线越稀处,流速越小。
4.试简要回答缓变流的定义及其两个主要特性。
缓变流(渐变流):流线之间的夹角β很小、流线的曲率半径r很大的近乎平行直线的流动。
特性:5.试简要阐述局部能量损失的定义及大致分类。
6.简述孔口出流的分类情况。
按孔口直径D和孔口形心在液面下深度H分为大孔口和小孔口;按水头随时间变化,分为恒定出流和非恒定出流;按壁厚,分为薄壁孔口和厚壁孔口;按出流空间状况,分为自由出流和淹没出流。
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第一章 绪论1-2、连续介质的概念:流体占据空间的所有各点由连续分布的介质点组成。
流体质点具有以下四层含义:1、流体质点的宏观尺寸很小很小。
2、流体质点的微观尺寸足够大。
3、流体质点是包含有足够多分子在的一个物理实体,因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量。
4、流体质点的形状可以任意划定,因而质点和质点之间可以完全没有空隙。
1-5、流动性:液体与固体不同之处在于各个质点之间的聚力极小,易于流动,不能自由地保持固定的形状,只能随着容器形状而变化,这个特性叫做流动性。
惯性:物体反抗外力作用而维持其原有状态的性质。
黏性:指发生相对运动时流体部呈现摩擦力而阻止发生剪切变形的一种特性,是流体的固有属性。
摩擦力或黏滞力:由于流体变形(或不同层的相对运动),而引起的流体质点间的反向作用力。
F :摩擦力;=du F A dyμ±。
τ:单位面积上的摩擦力或切应力(N/m ²);==F du A dy τμ±。
A :流体的接触面积(m ²)。
μ:与流体性质有关的比例系数,称为动力黏性系数,或称动力黏度。
du dy:速度梯度,即速度在垂直于该方向上的变化率(1s -)。
黏度:分为动力黏度、运动黏度和相对粘度。
恩氏黏度:试验液体在某一温度下,在自重作用下从直径2.8mm 的测定管中流出200cm ³所需的时间T1与在20℃时流出相同体积蒸馏水所需时间T2之比。
1t 2T E T =。
牛顿流体:服从牛顿摩擦定律的流体(水、大部分轻油、气体等)温度、压力对黏性系数的影响?温度升高时液体的黏度降低,流动性增加;气体则相反,温度升高时,它的黏度增加。
这是因为液体的黏度主要是由分子间的聚力造成的。
压力不是特别高时,压力对动力黏度的影响很小,并且与压力的变化基本是线性关系,当压力急剧升高,黏性就急剧增加。
对于可压缩流体来说,运动黏度与压力是密切相关的。
在考虑到压缩性时,更多的是动力黏度而不用运动粘度。
压缩性:在温度不变的情况下,流体的体积随压强的增大而变小的性质。
压缩系数βp :在一定温度下,密度的变化率与压强的变化成正比。
1p dV V dp β=- 12V V V ∆=-,V1、V1分别是压强为P1、P2时流体的体积。
21p p p ∆=-,p1、p2分别是流体体积为V1、V2时的压力。
流体弹性力的大小用体积系数或体积弹性模数表示,体积弹性模数是体积压缩系数的倒数。
用1=K ρβ来度量。
膨胀性:在压强不变的情况下,流体体积随温度升高而变化的性质。
膨胀系数βt :在一定压强下,体积的变化率与温度的变化成正比。
/t dV V dT β= =210T T T ∆->,温度升高量,单位为K 或℃。
=21V V V ∆->0,体积增大量,单位为3m 。
表面力σ:液体分子间有聚力(吸引力),但在液体与气体交界的自由面上,各个方向上的聚力不能达到平衡,从而产生了分子的压力。
在这个压力的作用下,液体表面层中的分子有尽量挤入液体部的趋势,因而液体要尽可能地缩小它的表面积。
在宏观上,液体表面就好像是拉紧的弹簧模,这是由于沿着表面存在着使表面有收缩倾向的力,这种力叫做液体的表面力。
毛细现象:毛细现象就是液体和固体相接触时,液体沿壁面上升或下降的现象。
第二章 流体静力学2.1流体的静压强特性:1)流体静压强的方向必然重合于受力面的法线方向。
2)平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标决定,而与该压强的作用方向无关,即沿各个方向作用于同一点的压强是等值的。
作用在流体微团上的力可分为两类:质量(体积)力和表面力。
质量力m F ∆r 包括重力mg r 和流体加速运动时的惯性力ma r ,是与流体微团质量大小成正比并且集中作用在微团质量中心上的力。
表面力是相邻流体(或固体)作用于此流体微团各个表面上的力。
其大小与表面面积有关,而且分布作用在流体表面上。
2.2欧拉平衡方程式:1f 01f 01f 0x y z p xp yp z ρρρ∂-=∂∂-=∂∂-=∂ W (x ,y,z ):是描述质量力的标量函数,称为质量力的势函数。
由势函数决定的力称为有势力,可以看到:在有势的质量力作用下,流体中任何一点上的流体静压强可以由坐标唯一地确定,这样流体才能保持平衡状态,因而结论是:只有在有势的质量力作用下流体才能平衡。
等压面:流体中压强相等的点所组成的面。
等压面与质量力垂直,且等压面也就是等势面2.3液体静力学基本方程式:C g p z =ρ+ 由gh p p 0ρ+=得以下推论:1)静压强的大小与液体的体积无直接关系。
相同的液体,压强只和深度h 有关;2)两点的压强差,等于两点间单位面积铅直液柱的重量;3)平衡状态下,液体任意点压强的变化,等值地传递到其它点.帕斯卡定理: )z z (g p p 2112-ρ+=流体静力学方程的几何意义和能量意义:1) 几何意义A z 、B z 、C z 、D z ——位置水头。
'A p g ρ、'B p g ρ——测压管高度或称相对压强高度。
C p g ρ、D p gρ——静压高度或绝对压强高度。
相对压强高度与绝对压强高度,均称为压强水头。
位置高度与测压管高度之和如'A A p z gρ+,称为测压管水头。
位置高度与静压高度之和如图C C p z gρ+——静压水头。
''A B A B p p z z g g ρρ+=+及C D C D p p z z g gρρ+=+ 上式说明:①静止液体中各点位置水头和测压管高度可以相互转换,但各点测压管水头却永远相等,即敞口测压管最高液面处于同一水平面——测压管水头面。
②静止液体中各位置水头和静压高度亦可以相互转换,但各点静压水头永远相等,即闭口的玻璃管最高液面处在同一水平面——静压水头面。
2) 能量意义(物理意义)z ——比位能,表示单位重量液体对基准面O —O 的位能;pg ρ——比压能,表示单位重量液体所具有的压力能;p z gρ+——比势能,表示单位重量液体对基准面具有的势能。
能量意义:在同一静止液体中,各点处单位重量液体的比位能可以不相等,比压能也不相同,但其比位能与比压能可以相互转化,比势能总是相等的,是一个不变的常量。
是能量守恒定律在静止液体中的体现。
2.47、其中绝对压强用p 表示;当地大气压用a p 表示 2.7压力体的定义:实压力体:压力体和液体在曲面的同侧,压力体实有液体,称为实压力体,垂直分力方向向下。
,虚压力体:压力体和液体在曲面的异侧,其上地面为自由也米娜的延伸面,压力体无液体,称为虚压力体第3章流体运动学基础概念性知识:1.描述流体运动的两种方法:拉格朗日方法和欧拉方法。
拉格朗日方法是一种基于流体质点的描述方法,通过描述各质点的流动参数变化规律,来确定整个流体的变化规律。
欧拉方法描述适应流体的运动特点,利用了流场的概念。
(所谓流场,是指在流动的空间充满了连续的流体质点,而这些质点的某些物理量分布在整个流动空间,形成物理量的场,如速度场、温度场等,这些场统称为流场)通过在流场中不同的空间位置(x ,y ,z )设立许多“观察点”,对流体的情况进行观察,来确定通过该观察点时流体质点的流动参数,得到的物理量随时间变化的函数(x ,y ,z ,t ),(x ,y ,z ,t )称为欧拉函数。
2.定常场与非定常场:如果流场中的各物理量的分布与时间t 无关,即t T t t p t ∂∂=∂ρ∂=∂∂=∂ν∂·=0则称为定常场或定常流动。
定常场各物理量分布具有时间不变性。
如果任何一个物理量分布不具有时间不变性,则称为非定常场或非定常流动。
3.均匀场与非均匀场:如果流场中的各物理量的分布与空间无关,即y p y p x p z y x ∂∂=∂∂=∂∂=∂ν∂=∂ν∂=∂ν∂=zT y T x T z y x ∂∂=∂∂=∂∂=∂ρ∂=∂ρ∂=∂ρ∂·=0,则称为均匀场和均匀流动。
均匀场各物理量分部具有空间不变性。
如果任何一个物理量分布不具有空间不变性,则称为非均匀场或非均匀流动。
4.流线与迹线:迹线是流体质点运动轨迹线,是拉格朗日方法描述的几何基础。
流线是流场中假想的这样一种曲线:某一时刻,位于该曲线上的所有流体质点的运动方向都与这条曲线相切。
流线是欧拉方法描述的几何基础。
同一时刻,流场中会有无数多条流线(或流线簇)构成流动图景,称为流线谱或流谱。
5.驻点与奇点:作流线方程C xy =的曲线如右图所示,是一族双曲线,质点离原点越近,即r 越小,其加速度与加速度均越小,在r =0点处,速度与加速度均为零。
流体力学上称速度为零的点为驻点(或滞止点),如图中O 点即是。
在r →∞的无穷远处,质点速度与加速度均趋于无穷。
流体力学上称速度趋于无穷的点为奇点。
驻点和奇点是流场中的两种极端情况,一般流场中不一定存在6.流线的性质:1.定常流动中流线形状不随时间变化,而且流体质点的迹线与流线重合。
2.在实际流场中,除了驻点和奇点以外,流线既不能相交,也不能突然转折。
7.流管与流束:在流场中任意取出一个有流线从过的封闭曲线,如图3-8中的l ,l 上的所有流线围成一个封闭管状曲面,称为流管。
流管所包含的所有流体称为流束。
当流管的横断面积无穷小时,所包含的流束称为元流,最小的元流就退化为一条流线。
如果封闭曲线取在管道壁周线上,则流束就是管道部的全部流体,这种情况称为总流。
8.过流断面、流量和净通量:流管与流。
处处垂直的截面称为过流截面(或过流断面),过流截面可以是平面或曲面。
流量:单位时间流过某过流截面的流体体积称为体积流量,也简单称为流量,如果流过的流体按质量计量,则称为质量流量。
净通量q 反映了微面积上流出、流入流量的代数和,若q >0,表示流出大于流入,控制体流体减少;q <0,表示流出小于流入,控制体流体增加;而q v =0,表示流出等于流入,控制体流体质量不变。
9.动能修正系数和动量修正系数:1.动能修正系数:单位时间,若dA 上通过的质点动能为dA v 321ρ,则通过通流截面A 的流体质点总动能E ,2/A E 3αρυ=,式中,1dA u A3123>∆υ+=α⎰,是用平均速度代替瞬时质点速度计算动能时所乘的一个系数,称为动能修正系数。
2.动量修正系数:单位时间,若dA 上通过的质点动量为dA v 2ρ,则通过通流截面A 的流体质点总动量p 。
A p 3βρυ=,式中,1dA u A 112A 2>∆υ+=β⎰,是用平均速度代替瞬时质点速度计算动量时所乘的一个系数,称为动量修正系数。
具体取值与流态(流态的概念见第五章管中流动)有关:管中层流时取2=α,。