流体力学复习材料.docx

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流体力学复习材料

流体力学复习资料

第一章：

绪论

1、流体的定义：

指具有流动性的物体，包括气体和液体二大类。

2、流动性：

流体不能抵抗任何剪切力作用下的剪切变形趋势

3、流体的共性特征

①流动性②只能承受压力，不能承受拉力③可压缩性④没有固定的形状①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩

4、流体的个性特征

5、质量力是指在某种力场中，作用在流体的每一个质点上的力。

最常见的质量力包括重力和惯性力。

6、惯性力

①法向应力：

应力fn向作用面的法向投影（压强）

②切向应力：

应力fn向作用面的切向投影（切应力）

7、不可压缩流体：

密度始终保持不变的流体。

8、可压缩流体：

密度不能始终保持不变的流体

9、均匀流与非均匀流

各点密度完全相同的流体称为均匀流，各点密度不完全相同的流体为非均匀流。

10、压缩性的表征量：

①体积压缩系数（ap）——在一定温度下，增加单位

压强所引起的流体体积相对变化值。

单位：

Pa-1

②积弹性模量（E）——体积压缩系数的倒数。

单位：

Pa

11、流体的粘性

流体内部质点间或流层间因相对运动而产生切向阻力（摩擦力）抵抗其相对运动的特性。

12、流体粘性的表征量

①动力粘度（μ）：

表征流体抵抗变形的能力，与流体的种类、压强和温度有关。

单位：

Pa·s

②运动粘度（v）：

动力粘度和密度的比值。

单位：

m2/s

u=ρ*v

13、影响流体粘性的因素

①温度：

液体的黏度随温度的升高而减少

气体的黏度随温度的升高而增大

②压强：

液体和气体的黏度都随压强的升高而增大

14、牛顿流体和非牛顿流体

①牛顿流体：

满足牛顿内摩擦定律的流体

②非牛顿流体：

不满足牛顿内摩擦定律的流体

15、理想流体和实际流体

①理想流体：

不具有粘性的流体。

②实际流体：

具有粘性的流体

16、牛顿内摩擦定律只适用于层流状态的流体

17、流体特有的属性——表面张力

第二章流体静力学

1、静压强：

流体处于静止或相对静止状态时，流体的压强

2、流体静压强的特征

①流体静压强的方向与作用面垂直，指向作用面的内法

线方向。

（垂直性）

②平衡流体中任意一点上各方向的流体静压强都相同。

3、等压面：

在平衡流体中，压强相等的各点所组成的面

4、等压面的特性

①在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力相互垂直。

（重力场）

②两种互不相溶的液体在同一容器内处于静止时，分界面必定是等压面。

③适用于静止非均质流体，静止非均质流体的水平面是等密面、等压面和等温面。

5、等压面的应用条件

同一、静止、连续的不可压缩流体

6、静压强的基本方程式

①物理意义

Z——单位重量流体对基准平面的位能

单位重量的流体具有的压力能

②几何意义

7、静压强的基本方程的另一种表达式式的意义

8、绝对压强、相对压强、真空度

①绝对压强：

以完全真空为零点，记为p′（+）

②相对压强：

以当地大气压pa为零点，记为p（±）

两者的关系为:

p=p′-pa

③真空度：

相对压强为负值时，称该点存

在真空，真空度pv=pa-p′（+）

9、压强的三种度量单位

1标准大气压（atm）=10.33mH2O=760mmHg=101325Pa

1工程大气压（at）=10mH2O=736mmHg=98000Pa

10、U型测压计

U形测压管U形管真空计

11、压差计

A、B点压差：

如果两个容器内为同种溶液，即

则

如果两个容器内为同一气体，有：

12、压力计算（图解法）

①平面

总压力的大小：

以压强分布图为三角形为例：

②曲面

（1）x方向水平分力

（2）z方向铅垂分力

3、曲面上静水总压力的合成

（1）总压力的大小

（2）总压力的方向

第三章：

一元流体动力学理论基础

1、描述流体运动的两种方法

①拉格朗日法②欧拉法

2、恒定流动和非恒定流动

任何固定的空间点上，流体质点的流体运动参数皆不随时间变化，称流动为恒定流。

否则,为非恒定流。

3、迹线与流线

迹线：

①是同一流体质点在不同时刻所形成的曲线②是流体质点运动的轨迹，是与拉格朗日观点相对应的概念。

流线：

①是同一瞬时流场中连续各点的流动方向线②是与欧拉观点相对应的概念。

4、流线的特点

①除非流速为零或无穷大处,流线不能相交,也不能是折线。

②在不可压缩流体中，流线簇的疏密反映了该时刻流场中各点的速度大小。

流线越密，流速越大，流线越疏，流速越小。

③恒定流动中，流线的形状不随时间的变化而改变，流线与迹线重合；非恒定流动中，一般情况下，流线的形状随时间而变化，流线与迹线不重合。

5、过流断面：

在流束上作出与流线相垂直的横断面称为过流断面。

（流线是相互平行的均匀流，过流断面是平面，否则

它是不同形式的曲面。

）

6、流量：

单位时间通过某一过流断面的流体量称为流量

7、断面平均流速

8、均匀流与非均匀流

当流线为相互平行的直线时，该流动称为均匀流；或过水断面的形状、大小、方向沿程都不发生变化的流动。

反之为不均匀流

9、均匀流的特点

①过流断面为平面，且形状、尺寸沿流程不变。

②均匀流中，同一流线上不同点的流速应相等，从而各过流断面上的流速分布相同，断面平均速度相等。

③均匀流过水断面上的压强分布规律符合水静力学基本规律，即：

10、渐变流和急变流属于——非均匀流

11、连续性方程.——对理想流体和粘性流体都适用

12、实际流体元流的佰努利方程

13、应用总流佰努利方程必须满足的条件

①流动必须是恒定流，并且流体是不可压缩的。

②作用于流体上的质量力只有重力。

③两断面之间没有分流或合流，且除水头损失外无其它机械能损失

④所取过流断面为渐变流或均匀流断面，但两断面间可以存在急变流

14、恒定不可压缩总流的动量方程

15、总流动量方程的应用条件

①恒定流动

②不可压缩流体

3过流断面是均匀流或渐变流断面

第四章：

流动阻力与能量损失

1、沿程损失的计算式

λ——沿程阻力系数l——管长，md——管径，m

v——断面平均流速，m/sg——重力加速度，m/s2

2、局部损失的计算式

3、能量损失

4、雷诺数

Re<2000时，层流；Re>2000时，紊流。

5、圆管层流沿程阻力系数的计算

6、尼古拉兹实验

沿程阻力系数λ的变化规律可归纳为：

7、变径管的局部损失

①突然扩大管

②突然缩小管