工程流體力學知識整理

1、流體：一種受任何微小剪切力作用，都能產(chǎn)生連續(xù)變形的物質(zhì)。流動性：當某些分子的能量大到一定程度時，將做相對的移動改變它的平衡位置。流體介質(zhì)：取宏觀上足夠小、微觀上足夠大的流體微團，從而將流體看成是由空間上連 續(xù)分布的流體質(zhì)點所組成的連續(xù)介質(zhì)壓縮性：流體的體積隨壓力變化的特性稱為流體的壓縮性。膨脹性：流體的體積隨溫度變化的特性稱為流體的膨脹性。粘性：流體內(nèi)部存在內(nèi)摩擦力的特性，或者說是流體抵抗變形的特性。牛頓流體:將遵守牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體，反之稱為非牛頓流體。理想流體:忽略流體的粘性，將流體當成是完全沒有粘性的理想流體。表面張力：液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界

2、線上的張力。表面力：大小與表面面積有關(guān)而且分布作用在流體微團表面上的力稱為表面力。質(zhì)量力：所有流體質(zhì)點受某種力場作用而產(chǎn)生，它的大小與流體的質(zhì)量成正比。壓強：把流體的內(nèi)法線應力稱作流體壓強。流體靜壓強：當流體處于靜止或相對靜止時，流體的壓強稱為流體靜壓強。流體靜壓強的特性：一、作用方向總是沿其作用面的內(nèi)法線方向。二、任意一點上的壓強與作用方位無關(guān)，其值均相等（流體靜壓強是一個標量）。絕對壓強：以完全真空為基準計量的壓強。相對壓強：以當?shù)卮髿鈮簽榛鶞视嬃康膲簭姟Ｕ婵斩龋寒數(shù)卮髿鈮?絕對壓強液體的相對平衡：指流體質(zhì)點之間雖然沒有相對運動，但盛裝液體的容器卻對地面上的固定坐標系有相對運動時的平衡。壓

3、力體：曲面上方的液柱體積。等壓面：在平衡流體中，壓力相等的各點所組成的面稱為等壓面。特性一、在平衡的流體中，過任意一點的等壓面，必與該點所受的質(zhì)量力互相垂直。特性二、當兩種互不相混的 液體處于平衡時，它們的分界面必為等壓面。流場：充滿運動流體的空間稱為流場。定常流動：流場中各空間點上的物理量不隨時間變化。緩變流：當流動邊界是直的，且大小形狀不變時，流線是平行（或近似平行）的直線的 流動狀態(tài)為緩變流。急變流：當流邊界變化比較劇烈， 流線不再是平行的直線， 呈現(xiàn)出比較紊亂的流動狀態(tài) 稱為急變流。跡線:流體質(zhì)點的運動軌跡。流線:描述流場中各點流動方向的曲線。流管：在流場中作一不與流線重合的封閉曲線，

4、則過該曲線上所有點的流線組成的管狀表面稱為流管。流束：流管中的所有流體稱為流束?？偭鳎汗艿纼?nèi)的流動總體稱為總流。有效截面：與微小流束或總流各流線相垂直的橫斷面。流量：單位時間內(nèi)流經(jīng)某一截面的流體的數(shù)量稱為流量。平均流速：流量與有效截面面積的比值。濕周：在總流的有效截面上，流體與固體接觸的長度。水力半徑：有效面積與濕周的比值。系統(tǒng)：某一確定的流體質(zhì)點的集合?？刂企w：流場中的某一確定的空間。幾何相似：模型與原型中的對應線性長度成比例。動力相似：模型和原型中對應點上的流體質(zhì)點所收到的同名力方向相同，大小成比例。運動相似：模型和原型中對應點上的速度方向相同，大小成比例。流動相似條件：1、相似的流動屬于

5、同一類流動，其運動微分方程必相同。2、 單值條件相似。（幾何條件、邊界條件、物性條件、初始條件）3、由單值條件中涉及的物理量組成的相似準則數(shù)相等。層流：整個流場呈一簇互相平行的流線。紊流：流體質(zhì)點做復雜的無規(guī)則運動。脈動：表征流體流動特征的速度、壓強等也在隨時間變化。時均速度：在時間間隔 t內(nèi)軸向速度的平均值。歐拉法：歐拉法以流場為研究對象， 并用同一時刻所有空間點上的運動情況來描述流場的運動，從而達到研究流體質(zhì)點經(jīng)過這些空間點時， 運動參數(shù)隨時間的變化規(guī)律。 通過兩方 面描述流場的運動： 一、在空間固定點上流體的各種物理量隨時間的變化；二、在相鄰的空間點上這些物理量的變化。拉格朗日法：以流體

6、質(zhì)點為研究對象， 研究流體質(zhì)點的位移、速度、加速度等隨時間的1、變化，然后將流場中所有質(zhì)點的運動情況綜合起來，就得到流體的運動情況。描述方面:某一運動流體質(zhì)點的各種物理量隨時間的變化；2、相鄰質(zhì)點間這些物理量的變化。粘性底層：通道內(nèi)湍流，在緊靠壁面的一個粘性剪切力起控制作用的薄層。水力光滑：黏性底層完全淹沒了管壁的粗糙凸出部分。黏性底層以外的紊流區(qū)域完全感受不到管壁粗糙度的影響。水力粗糙：管壁的粗糙凸出部分有一部分或大部分暴露在紊流區(qū)中，管壁粗糙度將對紊流流動發(fā)生影響。簡單管路：管道的直徑和壁面粗糙度沿程不變的一根管子或數(shù)根管子串聯(lián)在一起的管道 系統(tǒng)。串聯(lián)管路：由不同直徑或粗糙度的數(shù)段管子連接

7、在一起的管道叫做串聯(lián)管道。并聯(lián)管路：在某處分成幾路、在下游某處又匯合成一路的管道叫做并聯(lián)管道。枝狀管網(wǎng)：管道于某點分開后不再匯合到一起。環(huán)狀管網(wǎng)：由若干管道環(huán)路相連接、在節(jié)點處流出的流量來自幾個環(huán)路的管道系統(tǒng)。長管：指內(nèi)部流體流動充分發(fā)展，可以忽略端頭效應的管。短管：流體的流動尚未充分發(fā)展就到頭的管，端頭效應不可忽略?？卓诔隽鳎涸谌萜鱾?cè)壁或底部上開一個形狀規(guī)則的小孔，容器中的液體自孔口出流到大氣中。管嘴出流：當圓孔壁厚=(34) d時，或者在孔口處外接一段 l= (34) d的圓管。水擊：突然升高的壓強將迅速向上游傳播，并在一定條件下反射回來，產(chǎn)生往復波動而引起管道振動，伴隨有液體的錘擊聲音。

8、有旋、無旋：流體微團角速度為 0為無旋，也叫有勢流動，不為 0為有旋。渦線：在同一時刻，曲線上任意一點的切線方向與在該點的流體的渦量方向一致。渦面：在同一時刻，渦量場中任取一條非渦線的非閉合曲線，過曲線的每一點做渦線， 這些渦線形成的曲面叫渦面。渦管：在同一時刻，渦量場中任取一條非渦線的閉合曲線，過曲線的每一點做渦線，這些渦線形成的管狀曲面稱為渦管。渦通量：通過某一曲面的渦量的綜合。渦管強度：對于流場中某時刻的渦管，取渦管的一個橫截面A,稱過曲面 A的渦通量為該瞬時的渦管強度。速度環(huán)量：速度沿流場中任意的封閉曲線的線積分。卡門渦街：流體繞過非流線型物體時，物體尾流左右兩側(cè)產(chǎn)生的成對的、交替排行

9、的、旋轉(zhuǎn)方向相反的反對稱渦旋。流函數(shù)性質(zhì)：1、流函數(shù)的等值線為流線 2、平面流場中任意兩點流函數(shù)數(shù)值之差，恰為通過兩點連線的單位厚度的流量3、對不可壓縮平面勢流，必然同時存在流函數(shù)和勢函數(shù)4、等勢線和等流函數(shù)線正交。勢函數(shù)性質(zhì)：1、勢函數(shù)是無旋流動中的一個連續(xù)函數(shù)，它在任何方向的偏導數(shù)等于該方向的速度2、對勢流而言，在單連通域中任意位置的速度環(huán)量等于0。邊界層：在大雷諾數(shù)下緊靠物體表面流速從零急劇增加到與來流速度相同數(shù)量級的薄 層。特征：1、與物體的長度相比，邊界層的厚度很小2、邊界層內(nèi)沿邊界層厚度方向的速度變化非常急劇，速度梯度很大3、邊界層沿著流體流動的方向逐漸增厚4、邊界層中各截面上壓強

10、等于同一截面邊界層外邊界山過的壓強5、邊界層內(nèi)粘性力和慣性力是一個數(shù)量級6、邊界層內(nèi)流體也有兩種流態(tài)。邊界層名義厚度：流速自壁面到速度不再改變時的距離。排擠厚度：當理想流體流過壁面時，它的流線應與壁面平行，但實際流體流過壁面時，黏性作用使邊界層內(nèi)的速度降低，要達到邊界層外邊界上勢流的來流速度，必然要使勢流的流線向外移動的距離。動量損失厚度：邊界層內(nèi)因黏性的影響而減少的動量用以理想流體的速度流過某層厚度 為d的流體動量代替，這里的 d為動量損失厚度。邊界層分離：在物體表面附近出現(xiàn)與主流方向相反的回流，又稱為邊界層的脫體，分離點稱為脫體點。繞流阻力：分為兩部分：1、由于流體的黏性在物體表面上作用著

11、切向應力，由此產(chǎn)生 的摩擦阻力2、由于邊界層分離，物體前后產(chǎn)生壓力差而產(chǎn)生的阻力，稱為壓差阻力。聲速：微弱擾動波傳播速度的統(tǒng)稱。馬赫數(shù)：氣體在某點的流速與當?shù)芈曀僦取Ｋ俣认禂?shù)：氣流速度與臨界聲速之比。滯止狀態(tài)：如果按照一定的過程將氣流速度滯止到零，這時的參數(shù)稱為滯止參數(shù)。與氣體的實際流動過程無關(guān)。臨界狀態(tài)：當氣流速度由小變大和當?shù)芈曀儆纱笞冃〉倪^程中，必定會出現(xiàn)氣流速度恰好等于當?shù)芈曀俚臓顟B(tài)。極限狀態(tài)：絕能流隨著氣體的膨脹、加速、分子無規(guī)則運動的動能全部轉(zhuǎn)換成宏觀運動 的動能。激波：使流動參數(shù)發(fā)生突躍變化的強壓縮波。波阻：由激波而引起的阻力（超聲速氣體繞流物體時，氣體經(jīng)過激波后，速度降低、動 量減少、痼值增加，此時作用在氣流上的阻力）噴管：使