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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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山东科技大学流体力学.学长只能帮你到这了第一部分,简答1、何为流体的粘性?影响粘性的主要因素有哪些?当温度升高时,液体和气体的粘性如何变化?1、粘性是流体在运动状态下所表现出来的具有抵抗(阻止)发生剪切变形的能力(特性),它是流体所固有的一种属性,但只有当流层(或流体质点)之间具有相对运动时才表现出来。
影响粘性的主要因素有压强和温度,其中,压强的变化对流体粘性的影响较小。
当温度升高时,气体的粘性增大,而液体的粘性降低。
2、按照作用方式的不同,作用在流体上的力有哪几类?作用在流体上的力可分为表面力和质量力。
表面力是作用在所取的分离体的表面上,并与受作用的流体表面积成比例的力。
表面力又可分为法向力(压力)和切向力(摩擦力)。
质量力是作用在流体的每个质点上,其大小与流体的质量成正比的力。
常见的质量力有重力和惯性力。
3、以矢量形式写出常粘度条件下不可压缩流体的Navier-Stokes 方程的表达式,并说明各项的意义。
()21p t νρ∂+⋅∇=-∇+∇∂v v v f vt ∂∂v ——非稳态项。
定常流动为0,静止流动为0(由时间变化引起,称为当地加速度); ()⋅∇v v ——对流项。
静止流场为0,蠕变流时0≈(由空间位置变化引起,称为迁移加速度);f ——单位质量流体的体积力(质量力);p ρ∇——单位质量流体的压力差;2ν∇v ——扩散项(粘性力项)。
对静止或理想流体为0,高速非边界层问题0≈。
4、什么是粘滞性?什么是牛顿内摩擦定律?不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体?4、粘滞性是当流体流动时,在流体内部显示出的内摩擦力性质。
牛顿内摩擦定律是: du T Ady μ= ;不满足牛顿内摩擦定律的流体是非牛顿流体。
5、什么是流线?什么是迹线?流线与迹线的区别是什么?5、答:流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线,此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合,这条曲线叫流线。
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。
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1 •流体是一种在任何微小(剪切)力作用时,能产生(连续变形)的物质。
2.作用于流体上的力按其性质可以分为(表面力)力和(质量力力)。
3.缓变流任意过流截面静压强分布规律是:z +上二C。
P8 v2/ v2 4•局部损失的计算公式为:沿程损失的计算公式为:h f=A^o J 2g d 2g5•连续性方程反映的是(质量)守恒。
6•对于呈驼峰或马鞍形性能曲线的风机,为避免启动过程中工况点通过不稳定区,应使风门处于(半开或全开)启动。
7.两泵相似,其中一泵的比转数是120,则另一泵的比转数是_120_。
8•泵在运行过程中,为保证其状态的正常、合理,必须满足:稳定工作条件(0.9 ~ 0.95)W o > H c;经济工作条件% > (0.85 ~ 0.9)z7max;不发生汽蚀的条件实际装置汽蚀余量大于泵的允许汽蚀余量。
9•离心泵的轴向推力的常用平衡方法有:开平衡孔采用平衡叶片采用双吸叶轮对称布置叶轮平衡鼓平衡盘,等。
二、简答1.写出粘性流体总流伯努利方程,并说明其使用条件。
2 2答:廿旦+竺卡+邑+叱+ /?…2g y 2g质量力只有重力,两截面为缓变流截面,流体为不可压缩流体,做定常流动。
2.简述液体与气体的粘性随温度的变化规律,并说明为什么?答:温度升高液体粘性减小,气体粘性增大。
因为液体粘度是由于分子内聚力造成的,温度升高升高内聚力减小,粘性也随之减小;气体粘度是由于分子无规则热运动造成的,温度升高热运动加剧,粘性随之增大。
3.泵与风机运行过程中会产生哪些能量损失?并说明全效率、容积效率、机械效率、水力效率的意义和它们之间的关系。
答:泵与风机内的能量损失有机械损失、容积损失、水力损失。
全效率表示了泵与风机的能量有效利用程度。
容积效率、机械效率、水力效率分别表示了容积损失、机械损失、水力损失的程度。
尸"'巾几4•写出图2中1、2、3、4部件的名称及作用。
部件1一叶轮:把原动机的机械能转换成流体的机械能。
(完整word版)流体力学复习要点(计算公式)

第一章 绪论单位质量力:mF f B m =密度值:3mkg1000=水ρ,3mkg13600=水银ρ,3m kg29.1=空气ρ牛顿内摩擦定律:剪切力:dy du μτ=, 内摩擦力:dy du A T μ= 动力粘度:ρυμ= 完全气体状态方程:RTP =ρ压缩系数:dpd 1dp dV 1ρρκ=-=V (N m 2) 膨胀系数:TT V V V d d 1d d 1ρρα-==(1/C ︒或1/K )第二章 流体静力学+流体平衡微分方程:01;01;01=∂∂-=∂∂-=∂∂-zpz y p Y x p X ρρρ 液体平衡全微分方程:)(zdz ydy xdx dp ++=ρ液体静力学基本方程:C =++=gpz gh p p0ρρ或 绝对压强、相对压强与真空度:a abs P P P +=;v a abs P P P P -=-= 压强单位换算:水银柱水柱m m 73610/9800012===m m N at 2/1013251m N atm =注:h gPP →→ρ ; P N at →→2m /98000乘以 2/98000m N P a =平面上的静水总压力:(1)图算法Sb P = 作用点e h y D +=1 )()2(32121h h h h L e ++=32L e y D==;②计算静水压力首先绘制压强分布图,α 且用相对压强绘制。
(2)解析法A gh A p P c c ρ== 作用点Ay I y yC xc C D+=矩形123bL Ixc= 圆形644d I xc π=曲面上的静水总压力:x c x c x A gh A p P ρ==;gVP z ρ= 总压力zx P P P+= 与水平面的夹角xz P P arctan=θ潜体和浮体的总压力:0=xP 排浮gV F P z ρ==第三章 流体动力学基础质点加速度的表达式⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a z z zy z x z z y z y y y x y y x z x y x x x xAQV Q Q Q Q Q G A====⎰断面平均流速重量流量质量流量体积流量g udAm ρρ流体的运动微分方程:tzt y t x d du z p z d du y p Y d du x p X =∂∂-=∂∂-=∂∂-ρρρ1;1;1不可压缩流体的连续性微分方程 :0zu y u x u z y x =∂∂+∂∂+∂∂恒定元流的连续性方程:dQ A A ==2211d u d u 恒定总流的连续性方程:Q A A ==2211νν无粘性流体元流伯努利方程:g 2u g p z g 2u g p z 22222111++=++ρρ 粘性流体元流伯努利方程:w 22222111'h g2u g p z g 2u g p z +++=++ρρ 恒定总流的伯努利方程:w2222221111h g2g p z g 2g p z +++=++ναρναρ气流伯努利方程:w 22212211P 2)()(2++=--++ρνρρρνP z z g Pa 有能量输入或输出的伯努力方程w 2222221111h g2g p z g 2g p z +++=±++ναρναρm H 总流的动量方程:()∑-=1122Q F νβνβρ 投影式⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=∑∑∑)()()(112211221122z z zy y y x x x v v Q F v V Q F v v Q F ββρββρββρ动能修正系数α:11.105.1A v dAu 33=-==⎰ααα,一般,较均匀流动A动量修正系数β:105.102.1Av dAu 22=-==⎰βββ,一般,较均匀流动A水力坡度dl dh dl dH J w =-= 测压管水头线坡度dldh dl dH J wp=-=第四章 流动阻力和水头损失圆管沿程水头损失:gv d l h f22λ= ⎪⎭⎫ ⎝⎛==2g 8Re 64C λλ;紊流层流局部水头损失:gvh j22ξ=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧==-=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=-==-==0.15.015.0v v g 2v v h 1g 2v h 1g 2v h 12221j 2122222j 2211211j 出入;管道出口注:管道入口)(用细管流速(突缩管—其余管用断面平均流速—弯管)()(,)(,突然扩大管ζζζζζζζA A A A A A雷诺数:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======575R e e 2300d e d e c cR R c c υνυνυνυνR R R R R ,非圆管,圆管 流态判别⎪⎩⎪⎨⎧=><,流动为临界流为紊流,为层流,cc c Re Re 流动Re e 流动Re e R R谢才公式:RJC V = 谢才系数:λg C 8=;均匀流动方程式:lh gRgRJ fρρτ== 圆管过流断面上剪应力分布:00ττr r =圆管层流:(1)流速分布式)r (r 4g u 220-=μρJ (2)最大流速20max r 4g u μρJ =(3)断面平均流速:2u v max = (4)Re 64=λ紊流流速分布一般表达式:C +=Iny k1u*ν非圆管当量直径:)4Re ;2(42υυλR v vd g v d l h R de ef e==== 绕流阻力:A U C D D220ρ=第五章 孔口、管嘴出流和有压管流薄壁小孔口恒定出流:2gH v ϕ=2gH A Q μ=97.0=ϕ 62.0==ϕεμ AA c=ε-0H 作用水头,自由出流gv H H 2200α+=,若0≈v ,HH =0;淹没出流gv gv H H H 22222211210αα-+-=,若021≈≈v v ,HH H H =-=210孔口变水头出流:)(2221H H gA Ft -=μ,若02=H ,放空时间max1222Q V gA H Ft ==μ圆柱形外管嘴恒定出流:02gH vn ϕ=;2gH A Q n μ=;82.0==n n μϕ;μμ32.1=n ;075.0H gP v =ρ简单管道:5228,d g a a alQ h H f πλ=-==比阻,(62/m s )串联管道:ii ni i i n i i i i n i fi l a S Q S Q l a h H i ====∑∑∑===阻抗,12121并联管道:233322222111321,Q l a Q l a Q l a h h h f f f ==== 注:串联、并联管道有时需结合节点流量方程求解。
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第一章流体输配管网定义:将流体输送并分配到各相关设备或空间,或者从各接受点将流体收集起来输送到指定点,承担这一功能的管网系统。
包括管道、动力装置、调节装置、末端装置及保证管网正常工作的其他附属装置。
膨胀水箱的作用:储存冷热水系统水温上升时的膨胀水量;在重力循环上供下回式系统中,还起着排气作用;恒定水系统的压力。
(简答)建筑给水管网基本类型:直接给水管网、设水箱的给水管网、设水泵的给水管网、设水泵和水箱的给水管网、气压给水管网、分区给水管网、分质给水管网1.4节20分,全看高层建筑消防给水管网特点:分为分区和不分区两种,后者为一栋建筑采用同一消防给水系统供水,消火栓栓口压力超过0.8MP、自动喷水灭火系统管网压力超过1.2 MPa时分区供水;高压消防给水系统不论是否分区均不耑设置水箱,由室外高压管网直接供水。
若为临时高压消防给水系统,为确保消防初期火火用水,均需要设高位水箱,否则应在系统屮设增压设备,以保证火灾初期水泵开启前水压要求。
增压设备可采用稳压粟、也可采用气压给水设备。
流体输配管网基本功能:将从源取得的流体通过管道输送,按照流量要求,分配给各末端装置(用户);或者按流量要求从各末端装置收集流体,通过管道输送到汇。
基本组成及其功能:末端装置:按要求从管道获取一定量的流体或将流体送入管道。
Eg:排风管道排风罩、送风管道送风口、燃气管网用气设备、采暖管道散热器、给水管网配水龙头、排水管网受水器、消防管网喷嘴等。
源和汇:源向管道输送流体,汇从管道接受流体。
管道是源或汇与末端装罝之间输送和分配流体的通道。
动力来源:1、来自于源2、重力3、机械动力阻力来源:管件、设备的摩擦力,局部阻力,不同相态物质间产生阻力。
分类:流体相态分:单相流(只有一种相态的流体,阻力包含局部阻力摩擦阻力〉与多相流(两种或以上相态,力除了摩擦和局部阻力,还包括不同相态物质造成的阻力)管网。
管网动力性质分:重力驱动和压力驱动管网。
流体力学及流体机械复习资料

"流体力学与流体机械"复习考试资料仅供内部学习交流使用平安131班编制绪论:1.流体力学是以研究流体〔包括液体和气体〕为研究对象,研究其平衡和运动根本规律的科学。
主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失。
2.流体力学的主要研究方法:实验研究、理论分析、数值计算。
第一章流体及其物理性质1.流体:在任何微小剪切力下能产生连续变形的物质即为流体。
主要特征:流动性2.连续介质假说:质点〔而不是分子〕是组成宏观流体的最小基元,质点与质点之间没有间隙其物理性质各向同性,且在空间和时间上具有连续性。
3.流体的粘性(1)流体产生粘性的原因:流体的内聚力;动量交换;流体分子和固体壁面之间的附着力。
(2)流层之间的内摩擦力:带动力和阻力〔一对大小相等、方向相反的作用力〕(3)流体内摩擦切应力:τ=μ·〔du/dy) (N/m2)τ=F/A=μ·U/h (N/m2)(4)相对运动的结果使流体产生剪切变形。
流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性,而内摩擦力则是粘性的动力表现。
(5)粘性的度量:动力粘度μ=τ/〔du/dy) (pa·s)运动粘度ν=μ/ρ (m2/s)温度升高时,流体的粘性降低,气体的粘性增加。
4.课后习题答案第二章流体静力学1.作用在流体上的力〔1〕外表力:作用在被研究流体的外表上,其大小与被作用的面积成正比,如法向压力和切向摩阻力。
〔平衡流体不存在外表切向力,只有外表法向力〕〔2〕质量力:作用在被研究流体的每个质点上,其大小与被研究流体的质量成正比,如重力和惯性力。
质量力常用单位质量力表示,所谓单位质量力,是指作用在单位质量流体上的质量力。
2.流体静压力及其特性流体处于平衡状态时,外表力只有压力,称其为静压力,单位面积上作用的静压力称为静压强。
静压力有两个重要特性:①静压力垂直于作用面,并沿着作用面内法线方向;②平衡流体中任何一点的静压力大小与其作用面的方位无关,其值均相等。
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第二讲流体动力学基础【内容提要】流体运动的基本概念:恒定总流的连续性方程,恒定总流的能量方程【重点、难点】恒定总流的连续性方程和能量方程的运用。
【内容讲解】一、流体运动的基本概念(一)流线和迹线流线是在流场中画出的这样一条曲线:同一瞬时,线上各流体质点的速度矢量都与该曲线相切,这条曲线就称为该瞬时的一条流线。
由它确定该瞬时不同流体质点的流速方向。
流线的特征是在同一瞬时的不同流线一般情况下不能相交;流线也不能转折,只能是光滑的曲线。
迹线是某一流体质点在一段时间内运动的轨迹,迹线上各点的切线表示同一质点在不同时刻的速度方向。
(二)元流和总流在流场中任取一微小封闭曲线,通过曲线上的每一点均可作出一根流线,这些流线形成一管状封闭曲面称流管。
由于速度与流线相切,所以穿过流管侧表面的流体流动是不可能的。
这就是说位于流管中的流体有如被刚性的薄壁所限制。
流管中的液(气)流就是元流,元流的极限是一条流线。
总流是无限多元流的总和。
因此,在分析总流前,先分析元流流动,再将元流积分就可推广到总流。
与元流或总流的流线相垂直的截面称过流断面,用符号A表示其断面面积。
在流线平行时,过流断面为平面,流线不平行则过流断面为曲面。
(三)流量和断面平均流速(四)流动分类1.按流动是否随时间变化将流动分为恒定流和非恒定流。
若所有的运动要素(流速、压强等)均不随时间而改变称为恒定流。
反之,则为非恒定流。
恒定流中流线不随时间改变;流线与迹线相重合。
在本节中,我们只讨论恒定流。
2.按流动是否随空间变化将流动分为均匀流和非均匀流。
流线为平行直线的流动称为均匀流。
如等直径长管中的水流,其任一点的流速的大小和方向沿流线不变。
反之,流线不相平行或不是直线的流动称为非均匀流。
即任一点流速的大小或方向沿流线有变化。
在非均匀流中,当流线接近于平行直线,即各流线的曲率很小,而且流线间的夹角也很小的流动称为渐变流。
否则,就称为急变流。
渐变流和急变流没有明确的界限,往往由工程需要的精度来决定。
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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。
优缺点计算复杂流动问题,耗资少;但需要准确的数学模型,并结合实验数据进行模型验证。
绪论目录
1.流体力学介绍
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
研宄流体宏观运动的两种方法
统计物理的方法
从分子和原子的运动出发,采用统计平均的方法建立宏观物理呈满足的方程,并确定流体的运动。
但分子输运系数的值还不能准确的得山,液体输运过程的理论至今还不完善。
连续介质方法
流体质点连续的充满所占的空间,流体质点的宏观物理量遵循物理定律和物理性质。
如牛顿定律,质:k,动量,能量守恒定律,热力学定律,以及扩散,粘性,热传导等物理性质。
但流体的物理常数和性质需由实验确定。
连续介质假设(一)
流体是由在微观上充分大,在宏观上足够小的流体分子团所组成的,这些分子团称力流体质点,流体运动的空间是由这些流体质点连续地无空隙地充满着。
即:将流体分成许多分子团,每个分子都属于某个分子团,分子团屮所有分子的运动共同构成该分子团的宏观运动。
连续介质假设(二)
通过连续介质假设,将实际离散的流体抽象成为“连续的流体”。
这样做的好处:
比较方便地描述和研宄流体的宏观力学规律;
可以用成熟的连续数学作为工具来研究流体。
流体的粘性
流体在静止时不能承受切应力,但在流动状态时对相邻两层间的相对运动(相对速度)有抵抗作用,这种抵抗力称为粘性力,这种抵抗变形的性质称为粘性。
粘性力的大小与流体粘性与相对速度成正比。
理想流体:当流体的粘性力相比其他类型的力如惯性力较小时,可忽略不计,这样的流体称为理想流体。
理想流体在实际中不存在,仅是一种近似。
粘性流体:当粘性力不可忽略时,流体为粘性流体。
牛顿粘性实验(一)
结论:
与板而接触的流体永远粘附在板而上;
在两板之间各层流体的速度按直线规律分布;
流体中各处压强相等;
流体在运动时,牵引上板运动的力7与流体的接触面积A成正比,与矽Z成正比,与压强无关。
3.流动流体的粘性
牛顿粘性实验(二)
结论: 粘性流体中的剪切应力与剪切变形速度
成正比。
粘性系数(一)
粘性系数u 也称为动力粘度、绝对粘度、粘度。
单位:N • s/m2或Pa*s。
指流体受
外力作用移动时,分子间产生的A磨擦力的量度。
牛顿流体粘度不随变形速度变化的流体。
非牛顿流体粘度随变形速度变化的流体。
运动粘度〃动力粘度与密度之比。
单位:m2/so表示流体在重力作用下流动时内磨擦力的量度。
粘性系数(二)
特点:
流体的粘度随压强变化不大。
流体的粘度随温度有明显的变化。
液体:温度升高,粘度降低。
原因:液体的粘性主要巾分子的A聚力造成,温度升高增强了分子的热运动,故粘性降低。
气体:温度升高,粘度增大。
原因:气体的粘性主要由分子的动量交换造成,温度升高增强了分子的热运动,故粘性增大。
4.流体物理性质
密度、重度、比容和比重(一)
密度 单位体积内流体的质量。
△v—oAi/ dl/ 比容 单位质量流体所占的体积
密度和比容均为空间点坐标和时间的函数
4.流体物理性质
密度、重度、比容和比重(二)
重度 单位体积内流体的重量
/= lim - lim 加分=pg
△ AV->0 △!/
比重 物质与同体积4°C 的水的重量之比
流体的易流性
固体受切向力作用可以在切线方向产生切向变形后达到平衡;而流体在静止吋不能受切向力 作用,微小的切向力持续作用就可使流体发生任意大的变形,这个宏观性质称为流体的易流 动性。
但固体与流体的区别不是绝对的,如胶状物和油漆。
本课程主要研究水和气体这类“纯粹”的流体。
Am dm p= lim
压力可承受可承受可承受
拉力可承受不可承受不可承受
剪力可承受不可承受不可承受
流体的热传导和扩散
流体各部分存在温差吋,热量将从温度高的地方传向温度低的地方,这种现象称为流体的热传导。
流体混合物中存在混合物某组元的浓度差时,组元物质将从浓度高的地方向浓度低的地方进行传递,这种性质称为流体的扩散。
流体的压缩性(一)
流体质点的体积和密度在受到一定压力差和温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。
真实流体都是可以压缩的。
不可压缩流体
液体在通常怙况下(压力和温度)压缩性很小。
如100 atm下,液体容积缩小4%;从20 °C 到100 °C,容积降低4%。
但特殊情况下,如水中爆炸或水击现象时,水是可以压缩的。
可压缩流体
气体通常作为可压缩流体处理。
4.流体物理性质
流体的压缩性(二)
体积压缩系数
体积弹性模量
液体的压缩性变化范围较大;气体的压缩性与压强和热力学过程相关。
流体的热膨胀性
流体的热膨胀性流体的体积随温度的升高而增大的性质。
热
膨胀系数
气体的热膨胀系数与温度相关。
作用在流体上的力(一)
表面力:法向力和切向力
法叫力巾压力产生,而切向力由粘性产生。
静止流体只承受法向力,而无切向力。
质量力:
重力,离心力,电磁力等与微团质量成正比的力。
什么是流体的粘性?如何推导出流体的粘性系数?清分别查询水和空气在25 °C, 50 °C 100 °C, 200 °C下的粘性系数为多少?
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