流体力学归纳总结

流体力学归纳总结

一、流体的主要物性与流体静力学

1、静止状态下的流体不能承受剪应力，不能抵抗剪切变形。

2、粘性：内摩擦力的特性就是粘性，也是运动流体抵抗剪切变形的能力，是运动流体产生机械能损失的根源；主要与流体的种类和温度有关，温度上升粘性减小，与压强没关系。

3、牛顿内摩擦定律：

相关因素：粘性系数、面积、速度、距离；与接触面的压力没有关系。例1：如图6-1所示，平板与固体壁面间间距为1mm,流体的动力黏滞系数为0、1Pa、S, 以50N的力拖动，速度为

1m/s,平板的面积是（）m2。

解：=0、5例2：如图6-2所示，已知活塞直径d=100mm,长l=100mm气缸直径D=

100、4mm,其间充满黏滞系数为0、1Pas的油，活塞以2m/s 的速度运动时，需要的拉力F为（）N。解：

4、记忆个参数，常温下空气的密度。

5、表面力作用在流体隔离体表面上，起大小和作用面积成正比，如正压力、剪切力；质量力作用在流体隔离体内每个流体微团上，其大小与流体质量成正比，如重力、惯性力，单位质量力的单位与加速度相同，是。

6、流体静压强的特征：

A、垂直指向作用面，即静压强的方向与作用面的内法线方向相同；

B、任一点的静压强与作用面的方位无关，与该点为位置、流体的种类、当地重力加速度等因素有关。

7、流体静力学基本方程一个工程大气压相当于735mm汞柱或者10m水柱对柱底产生的压强。

8、绝对压强、相对压强、真空压强、真空值公式1：公式2：叫做真空压强，也叫真空值。如果通过公式1计算得到某点的为负的时候，就说明存在真空，其真空压强再通过公式2求得。

9、压力表方面的考题主要考察的是流体静力学基本方程，U 型管水银压差计比较典型、例3：如图6-4所示,用U形水银压差计测量水管

A、B两点的压强差,水银面高hp=10cm,

A、B两点压强差为（

12、348 ）kPa。例4：如图6-9所示，

A、B两管平齐，里面盛满水，下面的U形管里充有水银，水银柱高差为Δh=20cm,则

A、B两管中的压强差值为（

24、69）kPa。U 型管子里面一边是水，一边是水银，压强差为：

10、在均质连续的静止流体中，各点的测压管水头保持不变：

11、静止液面的作用力：作用点：常用的两个：矩形，的位置位于距离上边缘圆形，的位置位于距离上边缘

二、流体动力学

1、流场中的各空间点上所有运动要素（流速、流量等）不随时间变化，当地加速度为0，叫作恒定流；位于同一流线上的各质点的流速矢量不随流线变化，迁移加速度为0，叫作均匀流。

2、流线上所有质点的流速矢量均与这条空间曲线相切；恒定流时，流线的形状、位置均不随时间变化，且与迹线重合；流线一般为光滑曲线，不能相交和转折。

3、渐变流过流断面具有下面两个重要性质：

A、渐变流过流断面近似为平面；

B、过流断面上流体动压强近似地按静压强分布，即通过同一个断流面。

4、根据质量守恒定律及连续介质假设：恒定总流流量和平均流速的概念：

5、恒定元流的伯努利能量方程：物理意义：

表示单位重量流体相对于某基准面所具有的位能，表示单位重量流体的压能，表示单位重量流体的动能。意义：恒定不可压缩理想流体的机械能沿流线不变。几何意义：表示元流过流断面上某点相对于某基准面的位置高度，叫作位置水头，称为压强水头，称为流速水头。总水头=测压管水头+流速水头=（位置水头+

压强水头）+流速水头。几何意义：恒定不可压缩理想流体的总水头沿流线不变。

6、实际恒定元流流体存在水头损失，方程可写成：实际流体的总水头线总是沿程下降的，而测压管水头线沿程可升、可降，也可以不变，主要取决于水头损失及动能与势能间相互转化的情况。

7、实际恒定总流的能量方程：

7、1恒定总流的能量方程的应用条件：

A、流动必须是恒定流；

B、流体是不可压缩的；

C、质量力只有重力；

D、选择的过流断面必须符合渐变流条件（断面之间可不是渐变流）；

E、两过流断面之间没有能量的输入或输出；

F、断面间不能有分流与合流。

7、2能量方程解题步骤：l 选择好过流断面：1-1在上游，2-2在下游，该断面已知数要多并包含所求的未知数（如自由液面、出口断面、测压计所在断面等处），而且应选择渐变流断面；l 选择水平面作为基准面，应选择在较低处，使Z为正值，且与某一断面重合；l 选断面上任一点写

B、E，因渐变流同一断面上任一点的，而v是各点流速平均值；l 可用连续方程v1A1=v2A2消去一个v，当已知Q时可用

v=Q/A求出V；l 能量方程等号前后压强p应该用同一基准，一般

用相对压强较为方便；l 化简后带入数据，解出欲求的未知数；l 当在两断面1-1与2-2之间有机械能输入时（例如有泵），应在

1-1断面加上水头H。

7、3应用总流能量方程时，选择不同的高度基准面会影响测压管水头的数值，不会影响流速和压强的计算结果。

8、皮托管测流速：，关健问题是如何确定。T88以及xxT88经过压差计公式推导计算：

9、恒定总流的动量方程xxT82仅考试过一次：

三、流动阻力和水头损失

1、等径直管上下游两断面间的水头损失，层流时与断面平均流速的一次方成正比，紊流时则于流速的

1、75~2次方成正比。

2、临界雷诺数判定层流和紊流一般取临界值2300，国内有的时候用2000，做题的时候注意。

3、圆管均匀流的过流断面上，切应力成线性分布，管壁处切应力为最大值，管轴处切应力为0，类似于材料力学弯曲梁的正应力的分布情况。

4、圆管过流断面层流运动流速分布呈抛物线，类似材料力学弯曲梁的剪应力分布情况。元流速分布公式：

其中为水力坡度，从公式可以看出，层流速度大小分布呈旋转抛物面。断面平均流速：即圆管层流运动断面平均流速为最大流速的一半

5、水头损失计算沿程圆管层流计算公式沿程层流紊流的达西公式其中称为沿程阻力系数，层流中仅与流态有关，紊流中除了和雷诺数有关外，还与管壁的粗糙度有关。局部水头损失：疑问V 取得是哪个位置的值？V取得是小管子里面的值。突然放大：突然缩小：

6、紊流流速分布呈对数分布。

7、尼古拉斯实验曲线图，一堆公式不记忆了，只记住概念就可以了。层流区：RE<2300，，沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比；过渡区：2300

1、75次方。过渡区：10000

7、边界层分离的必要条件是：有逆向压差梯度和物面粘性阻滞作用；边界层分离会产生漩涡、压强阻力、增加增加能量损失。

8、减少阻力的措施：

8、1改进流体外部边界：

A、减小管壁、渠壁粗糙度；

B、用柔性边界代替刚性边界；

C、用半顺的进口；

D、用渐扩（缩）代替突扩（缩）

E、加大弯头的曲率半径，R 在1~4d之间；

F、三通管的支管和主管连接处折角减小变缓；

G、大断面弯管中可设置一组导流板。

8、2在流体内部增加极少量的添加剂。

四、流动阻力和水头损失

1、孔和管子口速度，其中孔=0、97~0、98，=0、60~0、62，管子==0、82。可以看出同H的孔的速度大，流量小。

2、保证管嘴正常工作的两个条件：

3、有压管道重要公式：

4、并联管道总能量损失等于每个支管的能量损失，总流量等于每个支管流量之和，总的阻抗平方根倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和。利用这两个特点经常考察变缓Q、d、L、S求比值关系。例如：

五、明渠恒定流掌握概念，放弃计算。

1、明渠恒定均匀流的水力特征均匀流动是指运动要素沿程不变的流动，而明渠均匀流特指明渠中的水深，断面平均流速，流速分布等均保持沿程不变的流动，其流线为一组与渠底平行无弯曲的直线。明渠均匀流动中水面线与渠底线平行，又由于流速水头沿程不变，总水头线与水面线平行，也就是说总水头线坡度、测压管水头线坡度、渠底坡度彼此相等。

2、明渠恒定均匀流的形成条件明渠中水流必须是恒定流动；流量保持不变，沿程没用水流分出或汇入；明渠必须是长而直的

顺坡凌柱型渠道，即要求i>0沿程不变；渠道粗糙情况沿程不变，没建筑物的局部干扰。

3、水力最优断面是指条件确定的情况下，渠道通过流量最大的断面。在

A、i、n一定得情况下，最优断面发生在水力半径最大，湿周最小的情况下；经过计算梯形断面水力最优断面的水力半径等于水深的一半，且与边坡系数无关。矩形断面的底宽是水深的两倍。半圆渠在面积一定是最优。

4、谢才公式蛮重要：

5、缓流和急流以及判断标准：缓流--水流徐缓，渠底障碍物前水面隆高，干扰影响能逆流上传至较远地方；急流—水流急湍，水面仅在障碍物附近隆起，障碍物的干扰对上游来流无影响。判别方式：

5、1临界水深法h>h临为缓流，h=h临为临界流，h

5、2佛劳德数法FR<1为缓流，FR=1为临界流，FR>1为急流。

5、3 速度判别法水流速度小于静水中的微波波速，表明干扰微波既能向下游传播也能向上游传播，叫做缓流；反之当水流速度大于微波波速的时候，微波只能向下游传播，不能向上游传播，这种明渠水流流态为急流。相等的时候为临界流，临界流很不稳定，设计的时候应该尽量避免。

6、长直棱柱渠道衔接，由平坡流向陡坡时会由缓流变为急流而发生跌水，由陡坡流向平坡时会由急流变为缓流而发生水跃。