流体流动的雷诺数和马赫数
空间流体原理及应用
空间流体原理及应用空间流体力学是研究宇宙中流体行为的分支学科，包括气体、液体和等离子体在外太空中的运动和相互作用。
在空间流体力学中，流体的运动和变形受到引力、辐射和磁场等因素的影响，因此具有许多独特的特性和现象。
空间流体力学的研究对象包括地球大气、太阳风、星际介质、行星大气等。
由于宇宙中的流体环境和地球上的大气环境不同，空间流体力学与地球流体力学有许多不同之处。
例如，在外太空中，流体通常是低密度、高速度和高温度的，而地球上的大气流动大多是低速、低温和高密度的。
由于这些差异，空间流体力学的研究具有许多独特的挑战和机遇。
空间流体力学的应用具有广泛的领域，包括天体物理、航天工程、地球科学等。
在天体物理领域，空间流体力学用于研究星际介质、行星大气和星云等天体中的流体运动和相互作用，为我们理解宇宙中的各种现象和现象提供了重要的物理解释。
在航天工程中，空间流体力学的研究用于分析和优化航天器的设计和性能，保证航天任务的安全和成功。
在地球科学领域，空间流体力学被应用于研究地球大气和磁层的行为，为我们预测和应对地球环境的变化提供了重要的参考。
在空间流体力学中，一些重要的概念和理论被广泛应用。
其中之一是马赫数，它表示流体相对于其周围介质的速度。
在外太空中，流体的速度通常非常高，因此马赫数也非常大。
另一个重要的概念是雷诺数，它表示流体的粘性和惯性之间的相对重要性。
在外太空中，流体通常具有很低的粘性和很高的惯性，因此雷诺数也通常很大。
此外，磁流体力学也是空间流体力学的重要分支之一，它研究流体和磁场之间的相互作用以及由此产生的各种现象。
空间流体力学的研究还涉及许多复杂的现象和问题。
例如，太阳风是由太阳表面的等离子体喷发形成的，它对地球的磁层和大气产生重要影响，因此对太阳风的起源和行为进行研究具有重要意义。
此外，星际介质是宇宙中的一种低密度、高温度的气体，它对星系的演化和形成过程具有重要影响，因此对星际介质的运动和结构进行研究也是空间流体力学的重要课题之一。
雷诺数(参考内容)
雷诺数流体力学中，雷诺数是流体惯性力与黏性力比值的量度，它是一个无量纲量。
雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场。
目录1 定义o 1.1 管内流场o 1.2 平板流o 1.3 流体中的物体▪ 1.3.1 流体中的球o 1.4 搅拌槽• 2 过渡流雷诺数• 3 流动相似性• 4 雷诺数的推导• 5 参见• 6 参考文献定义对于不同的流场，雷诺数可以有很多表达方式。
这些表达方式一般都包括流体性质（密度、黏度）再加上流体速度和一个特征长度或者特征尺寸。
这个尺寸一般是根据习惯定义的。
比如说半径和直径对于球型和圆形并没有本质不同，但是习惯上只用其中一个。
对于管内流动和在流场中的球体，通常使用直径作为特征尺寸。
对于表面流动，通常使用长度。
管内流场对于在管内的流动,雷诺数定义为:式中:•是平均流速 (国际单位: m/s)•管直径(一般为特征长度) (m)•流体动力黏度 (Pa·s或N·s/m²)•运动黏度 (ρ) (m²/s)•流体密度(kg/m³)•体积流量 (m³/s)•横截面积(m²)假如雷诺数的体积流率固定，则雷诺数与密度（ρ）、速度的开方（）成正比；与管径（Ｄ）和黏度（ｕ）成反比假如雷诺数的质量流率（即是可以稳定流动）固定，则雷诺数与管径（Ｄ）、黏度（ｕ）成反比；与√速度（）成正比；与密度（ρ）无关平板流对于在两个宽板(板宽远大于两板之间距离)之间的流动,特征长度为两倍的两板之间距离。
流体中的物体表示。
用雷诺数可以研究物体周围的流对于流体中的物体的雷诺数,经常用Rep动情况，是否有漩涡分离，还可以研究沉降速度。
流体中的球对于在流体中的球，特征长度就是这个球的直径，特征速度是这个球相对于远处流体的速度，密度和黏度都是流体的性质。
流体的基本计算
质量流量计算公式;1、液体压强计算计算公式；AP = pgH液体压强；在液体容器低、内壁、内部中，由液体所产生的液体压强，简称液压2、喷嘴射流速度及流量深度△ Z 液体密度P 岀口直径D 流量系数CDensity p AZ出口速度计算公式;体积流量计算公式;3、限孔流场计算入口直径Di岀口直径Do压力差△ p流体密度P入口速度计算公式;出口速度计算公式;体积流量计算公式;质量力量计算公式;4、运动粘度运动粘度卩密度P运动粘度计算公式；运动粘度；运动粘度即流体的运动粘度与同温度下该流体密度P之比。
动力粘度；M动力粘度【Pa。
s】或【N。
S/m2】或【kg/（m。
s）】；也被称为动态粘度、绝对粘度或简单粘度，定义为应力与应变速率之比，其数值上等于面积为1m2相距1m的两平板，以1m/s的速度作为相对运动时, 因之存在的流体互相作用所产生的内摩擦力。
5、雷诺数特征速度v特征长度L运动粘度V动力粘度卩密度p雷诺数；雷诺数计算公式;一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。
利用雷诺数可区分为流体的流动是层流或湍流，也可用来确定物体在流体中流动所受的阻力。
6、韦伯数流体密度P 特征速度v特征长度L秒面张力b韦伯数计算公式；韦伯数韦伯数是流体力学中的一个无量纲数。
当不同的流体之间有交界面时，尤其在多相流中交界面的曲率较大时，它用来分析流体运动。
7、马赫数流体速度v 马赫数计算公式；马赫数；流体力学中表征流体可压缩程度的一个重要的无量纲参数，定义为流场中某点的速度v同该点的当地声速c之比。
8、水力半径和水力直径流动截面积A圆周Pw水力半径计算公式水力直径计算公式水力半径；是水力学中的一个专有名称，指某输水断面的过流面积与输水断水面和接触的边长（圆周）之比，与断面形状有关，常用于计算渠道隧道的输水能力。
水力直径；是在关内流动中引入的，其目的是为了给非圆管流动取一个合适的特征长度来计算其雷诺数。
常用表达式是；2A/P,即二倍的横截面积（A）除以圆周长度（P）。
空气动力学复习资料
空气动力学复习一、基本概念1 粘性施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性，表现为流体的内摩擦。
以气体为例，气体分子的速度是由平均速度和热运动速度两部分叠加而成，前者是气体团的宏观速度，后者决定气体的温度。
若相邻两部分气体团以不同的宏观速度运动，由于它们之间有许多分子相互交换，从而带来动量的交换，使气体团的速度有平均化的趋势，这便是气体粘性的由来。
2 压缩性流体的压缩性是流体质点在一定压力差或温度差的条件下，其体积或密度可以改变的性质。
其物理意义是：单位体积流体的体积对压强的变化率。
气体流速变化时，会引起气体的压强和密度发生变化。
在低速气流中，由于气流速度变化而引起的气体密度的相对变化量很小，可以把气体看作不可压缩流体来处理；高速气流压缩性的影响不能忽略，必须按可压流体来处理。
一般0.3Ma作为气体是否可压的分界点。
3 理想气体忽略气体分子的自身体积，将分子看成是有质量的几何点；假设分子间没有相互吸引和排斥，即不计分子势能，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。
这种气体称为理想气体。
严格遵从气体状态方程的气体，叫做理想气体(Ideal gas.有些书上，指严格符合气体三大定律的气体。
）从微观角度来看是指：气体分子本身的体积和气体分子间的作用力都可以忽略不计，不计分子势能的气体称为是理想气体。
4 焓热力学中表征物质系统能量的一个重要状态参量，焓的物理意义是体系中热学能（内能）再附加上PV（压能）这部分能量的一种能量。
5理想流体不可压缩、不计粘性（粘度为零）的流体。
欧拉在忽略粘性的假定下，建立了描述理想流体运动的基本方程。
理想流体和理想气体是两个不同的概念，前者指流体没有粘性，后者指气体状态参量满足气体状态方程的气体。
6 音速音速是介质中弱扰动的传播速度，其大小因媒质的性质和状态而异。
在流动的气体中，相对于气流而言，微弱扰动的传播速度也是声速。
流体力学各无量纲数定义
雷诺数：对于不同的流场，雷诺数可以有很多表达方式。
这些表达方式一般都包括流体性质（密度、黏度）再加上流体速度和一个特征长度或者特征尺寸。
这个尺寸一般是根据习惯定义的。
比如说半径和直径对于球型和圆形并没有本质不同，但是习惯上只用其中一个。
对于管内流动和在流场中的球体，通常使用直径作为特征尺寸。
对于表面流动，通常使用长度。
管内流场对于在管内的流动,雷诺数定义为:式中:(ρ假如雷诺数的体积流率固定，则雷诺数与密度（ρ）、速度的开方（）成正比；与管径（Ｄ）和黏度（ｕ）成反比假如雷诺数的质量流率（即是可以稳定流动）固定，则雷诺数与管径（Ｄ）、黏度（ｕ）成反比；与√速度（）成正比；与密度（ρ）无关平板流对于在两个宽板(板宽远大于两板之间距离)之间的流动,特征长度为两倍的两板之间距离。
流体中的物体对于流体中的物体的雷诺数,经常用Rep表示。
用雷诺数可以研究物体周围的流动情况，是否有漩涡分离，还可以研究沉降速度。
流体中的球对于在流体中的球，特征长度就是这个球的直径，特征速度是这个球相对于远处流体的速度，密度和黏度都是流体的性质。
在这种情况下，层流只存在于Re=0.1或者以下。
在小雷诺数情况下，力和运动速度的关系遵从斯托克斯定律。
搅拌槽对于一个圆柱形的搅拌槽，中间有一个旋转的桨或者涡轮，特征长度是这个旋转物体的直径。
速度是ND,N是转速(周/秒)。
雷诺数表达为:对于流过平板的边界层，实验可以确认，当流过一定长度后,层流变得不稳定形成湍流。
对于不同的尺度和不同的流体，这种不稳定性都会发生。
一般来说，当, 这里x是从平板的前边缘开始的距离,流速是边界层以外的自由流场速度。
一般管道流雷诺数＜2100为层流(又可称作黏滞流动、线流)状态，大于4000为湍流(又可称作紊流、扰流)状态，2100～4000为过渡流状态。
流体力学试卷及答案(期末考试)
流体力学试卷及答案一一、判断题1、根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。
2、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。
3、流体流动时,只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。
4、在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。
5、稳定（定常）流一定是缓变流动。
6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。
7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。
8、所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。
9、外径为D,内径为d的环形过流有效断面，其水力半径为.10、凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。
二、填空题1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞—水压差计上读数，通过的流量为,分析当汞水压差计读数，通过流量为 L/s。
2、运动粘度与动力粘度的关系是，其国际单位是 .3、因次分析的基本原理是： ;具体计算方法分为两种。
4、断面平均流速V与实际流速u的区别是。
5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为，其适用条件是。
6、泵的扬程H是指。
7、稳定流的动量方程表达式为。
8、计算水头损失的公式为与。
9、牛顿内摩擦定律的表达式 ,其适用范围是。
10、压力中心是指 .三、简答题1、稳定流动与不稳定流动.2、产生流动阻力的原因。
3、串联管路的水力特性。
4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变?5、静压强的两个特性.6、连续介质假设的内容。
7、实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。
8、因次分析方法的基本原理。
9、欧拉数的定义式及物理意义.10、压力管路的定义.11、长管计算的第一类问题。
12、作用水头的定义.13、喷射泵的工作原理.14、动量方程的标量形式.15、等压面的特性.16、空间连续性微分方程式及其物理意义.17、分析局部水头损失产生的原因。
18、雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义.19、流线的特性。
工程流体力学历年试题(卷)与答案解析
.一、判断题1、 根据牛顿摩擦定律，当流体流动时，流体部摩擦力大小与该处的流速大小成正比。
2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。
3、 流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。
4、 在相同条件下，管嘴出流流量系数大于口出流流量系数。
5、 稳定（定常）流一定是缓变流动。
6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。
7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。
8、 所谓水力光滑管是指壁面粗糙度很小的管道。
9、 外径为D ，径为d 的环形过流有效断面，其水力半径为4d D -。
10、 凡是满管流流动，任断面上的压强均大于大气的压强。
二、填空题1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数cm h 4=∆，通过的流量为s L /2，分析当汞水压差计读数cm h 9=∆，通过流量为 L/s 。
2、运动粘度与动力粘度的关系是 ，其国际单位是 。
3、因次分析的基本原理是： ；具体计算法分为两种 。
4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。
5、实际流体总流的伯诺利程表达式为 ，其适用条件是 。
6、泵的扬程H 是指 。
7、稳定流的动量程表达式为 。
8、计算水头损失的公式为 与 。
9、牛顿摩擦定律的表达式 ，其适用围是 。
10、压力中心是指 。
一、判断题×√×√× ×××√×二、填空题1、 3 L/s2、 ρμν=，斯(s m /2)3、 因次和谐的原理，п定理4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的5、 22222212111122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ，稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动6、 单位重量液体所增加的机械能7、 ∑⎰=F dA uu cs n ρ8、 g V d l h f 22λ=，gV h j 22ξ= 9、 dydu A T μ±=，是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化，μ值始终保持一常数 10、 总压力的作用点一、是非题。
工程流体力学复习题及答案
一、 是非题。
1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。
（ ）2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
（ ）3. 附面层分离只能发生在增压减速区。
（ ）4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。
（ ）5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。
（ ）6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。
（ ）7. 流体的静压是指流体的点静压。
（ ）8. 流线和等势线一定正交。
（ ）9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。
（ ） 10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。
（ ） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
（ ） 12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。
（ ） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
（ ） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。
（ ） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。
（ ） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
（ ）17. 流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。
（ ） 18. 流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。
（ ） 二、 填空题。
1、1mmH 2O= 9.807 Pa2、描述流体运动的方法有 欧拉法 和 拉格朗日法 。
3、流体的主要力学模型是指 连续介质 、 无粘性 和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时 粘性力与 惯性力 的对比关系。
5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q 为 ，总阻抗S 为 。
串联后总管路的流量Q 为 ，总阻抗S 为 。
6、流体紊流运动的特征是 脉动现行 ，处理方法是 时均法 。
7、流体在管道中流动时，流动阻力包括 沿程阻力 和 局部阻力 。
8、流体微团的基本运动形式有： 平移运动 、 旋转流动 和 变形运动 。
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流体流动的雷诺数和马赫数
流体力学是研究流体在不同条件下运动规律的学科，其中雷诺数和
马赫数是流体流动中非常重要和常用的两个参数。
本文将为大家详细
介绍雷诺数和马赫数的概念、计算方法以及实际应用。
一、雷诺数的概念和计算方法
雷诺数是描述流体流动稳定性与湍流转变的一个无量纲参数，由法
国物理学家雷诺提出。
它的定义是流体的惯性力与粘性力的比值。
当雷诺数小于一定的临界值时，流体呈现稳定流动状态，流线整齐，不产生湍流现象；当雷诺数超过临界值时，流体发生湍流，流线变得
复杂和混乱。
雷诺数的计算公式如下：
Re = ρvL/μ
其中，Re代表雷诺数，ρ是流体的密度，v是流体的流速，L是流
动的特征长度，μ是流体的动力粘度。
二、雷诺数的应用
雷诺数在实际应用中有着广泛的用途，以下是一些常见的应用领域：
1. 工程设计：在工程设计中，雷诺数被广泛用于判断流体力学系统
中流动的稳态与湍流态。
通过根据工程要求计算雷诺数，可以对流体
力学系统进行合理设计和优化。
2. 管道流体输送：雷诺数可以用来判断管道内流体的流动状态和流速，对于设计液体或气体的输送管道有重要指导意义。
3. 飞行器设计：在飞行器设计中，雷诺数可以用来分析空气对飞行
器的影响，并帮助确定飞行器的气动特性。
4. 湍流研究：雷诺数在湍流研究中起到了重要作用，通过计算雷诺
数可以确定流体在不同条件下湍流的发生与否，进一步研究湍流的特
性和行为。
三、马赫数的概念和计算方法
马赫数是描述流体流动速度与声速之比的一个无量纲参数，用来衡
量流体流动速度接近或超过声速时的特性。
马赫数的计算公式如下：
Ma = v/c
其中，Ma代表马赫数，v是流体的流速，c是流体的声速。
四、马赫数的应用
马赫数在航空航天领域具有重要意义，以下是一些常见的应用领域：
1. 超音速飞行器设计：马赫数可以用来评估超音速飞行器的性能和
特性，对于超音速飞行器的空气动力学设计和结构强度计算具有重要
作用。
2. 燃烧室设计：在火箭发动机的燃烧室中，马赫数可以用来评估燃
烧室内部燃烧过程的速度和压力变化，为燃烧室设计和优化提供依据。
3. 气动声学研究：马赫数对于研究空气在不同速度下的声学特性具
有重要意义，通过计算马赫数可以进一步研究不同流体速度下的声学
效应和噪声产生机理。
总结：雷诺数和马赫数是流体力学中常用的两个参数，用于描述流
体流动的稳定性和速度特性。
雷诺数主要用于判断流体流动的稳定性
和湍流转变，而马赫数则用于衡量流体速度接近或超过声速时的特性。
在工程设计、航空航天和火箭技术等领域，雷诺数和马赫数的应用十
分广泛，对于流体流动的分析和优化具有重要意义。