流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)串燒

1、第一章1.流體力學(xué)的研究方法流體力學(xué)的研究方法：理論分析方法、實(shí)驗(yàn)分析方法、數(shù)值計(jì)算方法第二章1.流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)：不考慮分子間存在的空隙，而把流體視為有無數(shù)連續(xù)分布的流體微團(tuán)所組成的連續(xù)介質(zhì)。2.質(zhì)量力質(zhì)量力：即某種力場(chǎng)作用在流體的全部質(zhì)點(diǎn)（全部體積）上的力，是和流體的質(zhì)量成正比的力。3.流體的壓縮性流體的壓縮性：單位壓強(qiáng)所引起的體積變化率，稱為壓縮系數(shù)，用表示:V/V壓縮系數(shù)的倒數(shù)為體積模量用表示：/PV/VP1流體的膨脹性流體的膨脹性： 單位溫升所引起的體積變化率， 稱為體脹系數(shù)， 以v表示， 當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，體脹系數(shù)為：TV/Vv4.流體分為可壓縮流體可壓縮流體和不可

2、壓縮流體不可壓縮流體5.流體的黏性流體的黏性：流體微團(tuán)間發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)產(chǎn)生切向阻力的性質(zhì)，關(guān)系式為：hAF/，式中：稱作流體的動(dòng)力黏度，是與流體的種類、溫度和壓強(qiáng)有關(guān)的比例系數(shù)，在一定溫度和壓強(qiáng)下，是個(gè)常數(shù)，單位為Pas。6.切向應(yīng)力切向應(yīng)力：單位面積上的切向阻力，用表示：/h通常流體流動(dòng)的速度分布并不按直線變化厚度為y 的微薄流層的平均速度梯度為vx/y,代入上式，并取y0 是的極限，可得坐標(biāo) y 處的切向應(yīng)力與速度梯度的關(guān)系式，即牛頓切向應(yīng)力公式：yylimxx0ydd，即作用在流層上的切向應(yīng)力與速度梯度成正比，其比例系數(shù)為流體的動(dòng)力黏度。同樣的流體，速度梯度大的，切向應(yīng)力大，能量損失大；

3、沒有速度梯度的，切向應(yīng)力為零，此時(shí)流體處于靜止?fàn)顟B(tài)或以相同速度流動(dòng)。7.運(yùn)動(dòng)黏度運(yùn)動(dòng)黏度：動(dòng)力黏度與密度的比值用表示，即/ ，單位為 m2/s.8.流體的黏度與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)流體的黏度與溫度和壓強(qiáng)有關(guān):溫度對(duì)流體黏度的影響很大。 液體的黏度隨溫度上升而減少，氣體的黏度隨溫度上升而增大。這是因?yàn)闅怏w分子間的空隙比液體要大近千倍，液體分子間的吸引力比氣體要大得多。所以，分子間的吸引力是形成液體黏性的主要因素。溫度升高時(shí)， 分子間的空隙增大， 吸引力減少， 液體黏度降低。 而因?yàn)闅怏w間的吸引力微不足道，氣體分子作混亂運(yùn)動(dòng)時(shí)在不同流速流層間所進(jìn)行的動(dòng)量交換是形成氣體黏性的主要因素， 溫度越高，氣體分子

4、間的混亂運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)烈，動(dòng)量交換越頻繁，氣體的黏度越大。對(duì)于壓強(qiáng)而言，可以認(rèn)為，流體的黏度只隨溫度變化。但在高壓作用下，氣體和液體的黏度均隨壓強(qiáng)的升高而增大。9.黏性流體和理想流體黏性流體和理想流體：實(shí)際流體都是具有黏性的，都是黏性流體。不具有黏性的流體稱為理想流體。第三章1.流體靜壓強(qiáng)的重要特性流體靜壓強(qiáng)的重要特性：（1）流體靜壓強(qiáng)的方向沿作用面的內(nèi)法線方向（2）靜止流體中任一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小與其作用面在空間的方位無關(guān)，只是該點(diǎn)坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)，也就是說，靜止流體中任一點(diǎn)上不論來自何方的靜壓強(qiáng)均相等。2.流體平衡方程式流體平衡方程式01xfx；01yfy；01zfz3.壓強(qiáng)差公式壓強(qiáng)差公式)(d

5、zfdyfdxfdpzyx該式表明：當(dāng)點(diǎn)的坐標(biāo)增量為 dx、dy、dz 時(shí)，相應(yīng)的流體靜壓強(qiáng)增加 dp，壓強(qiáng)的增量決定于質(zhì)量力。4.等壓面等壓面：在流場(chǎng)中，壓強(qiáng)相等的各點(diǎn)組成的面稱為等壓面，在等壓面上 dp=0.0dzfdyfdxfzyx它的矢量形式為0 rdf這是等壓面的微分方程式。 該式說明， 作用于靜止流體中任一點(diǎn)的質(zhì)量力必垂直于通過該點(diǎn)的等壓面。5.流體靜力學(xué)基本方程式流體靜力學(xué)基本方程式當(dāng)作用在流體上的質(zhì)量力只有重力的情況：單位質(zhì)量力的分力為gfffzyx, 0, 0帶入壓強(qiáng)差公式得gdzdp或0gdpdz對(duì)于均質(zhì)的不可壓縮流體，積分上式后得Cgpz1）物理意義上式第一項(xiàng)z代表代為單

6、位重量流體的位勢(shì)能； 第二項(xiàng)gp代表壓強(qiáng)所做的功 （書24舉例） ，因位勢(shì)能與壓強(qiáng)勢(shì)能之和稱總勢(shì)能。 所以其物理意義是， 在重力的連續(xù)均值不可壓縮靜止流體中，各點(diǎn)單位重量流體的總勢(shì)能保持不變。2）幾何意義點(diǎn)所在位置到基準(zhǔn)面的高度 z 叫位置水頭；壓強(qiáng)作用下在完全真空的測(cè)壓管中測(cè)得的高度gp叫壓強(qiáng)水頭。位置水頭與壓強(qiáng)水頭的和稱靜水頭，各靜水頭的連線叫靜水頭線。其幾何意義是， 在重力作用下的連續(xù)均質(zhì)不可壓縮靜止流體中， 靜水頭線和計(jì)示靜水頭線均為水平線。ghpp06.絕對(duì)壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)計(jì)示壓強(qiáng)計(jì)示壓強(qiáng)（1）絕對(duì)壓強(qiáng)。以完全真空為基準(zhǔn)計(jì)量的壓強(qiáng)（2）計(jì)示壓強(qiáng)。以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)計(jì)量的壓強(qiáng)，以Pe表示

7、。絕對(duì)壓強(qiáng)總為正， 而計(jì)示壓強(qiáng)則可正可負(fù)， 這決定于流體中某點(diǎn)處的絕對(duì)壓強(qiáng)是大于還是小于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)。絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的負(fù)計(jì)示壓強(qiáng)又稱真空，以Pv表示，即eavpppp例題 3-1，3-27.水平直線等加速運(yùn)動(dòng)容器中液體的相對(duì)平衡水平直線等加速運(yùn)動(dòng)容器中液體的相對(duì)平衡在圖 3-16 前提下，作用在單位質(zhì)量液體上的質(zhì)量力為gffafzyx, 0,水平直線等加速運(yùn)動(dòng)容器中液體的靜壓強(qiáng)分布為)(0gzaxpp等壓面方程Cgzax其對(duì) x 方向的傾斜角為)/(tan1ga8.液體作用在平面上的總壓力等于以平面面積為底液體作用在平面上的總壓力等于以平面面積為底，以平面形心淹深為高的液柱以平面形心

8、淹深為高的液柱的重力的重力AghFcp壓力中心壓力中心：總壓力的作用線與平面的焦點(diǎn)為總壓力的作用點(diǎn)AxIxxccycD/AxIyyccxycD/9.壓力體壓力體（書 39）第四章1.歐拉方法歐拉方法22),(ttcbazazzvvyvvxvvtvaxzxyxxxxzvvyvvxvvtvayzyyyxyyzvvyvvxvvtvazzzyzxzz2.拉格朗日方法拉格朗日方法質(zhì)點(diǎn)速度：ttcbaxvx),(ttcbayvy),(ttcbazvz),(質(zhì)點(diǎn)加速度：22),(ttcbaxax22),(ttcbayay22),(ttcbazaz3.跡線跡線：液體流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡4.流線流線：流線是這樣一條曲

9、線，在某一瞬時(shí)，曲線上的每一點(diǎn)的速度矢量總是在該點(diǎn)與此曲線相切5.流速流速：Aqvva/6.濕周濕周：在總流的有效截面上，流體同固體邊界接觸部分的周長，用表示7.水力半徑水力半徑：總流的有效截面積與濕周之比，以Rh表示，ARh8.連續(xù)方程連續(xù)方程：常數(shù)Aav9.定常管流的動(dòng)量方程定常管流的動(dòng)量方程：xpfxaxaxvnFFvvq)(1122ypfyayayvnFFvvq)(1122zpfzazazvnFFvvq)(1122例題 4-1 自行理解10.能量方程能量方程：與通風(fēng)能量類似，這里給出流體力學(xué)公式表示方法：0)2()2(2212dApgzvuvdApgzvuvAA第五章1.流體的力學(xué)相似

10、流體的力學(xué)相似：幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似、2.動(dòng)力相似準(zhǔn)則動(dòng)力相似準(zhǔn)則：重力相似準(zhǔn)則、黏滯力相似準(zhǔn)則、壓力相似準(zhǔn)則、非定常性相似準(zhǔn)則3.基本量綱基本量綱：長度 L、時(shí)間 T、質(zhì)量 M4.流體力學(xué)中的導(dǎo)出量綱流體力學(xué)中的導(dǎo)出量綱：速度 dim=LT-1,加速度 dima=LT-2,密度 dim=ML-3,力dimF=MLT-2,壓強(qiáng) dim=ML-1T-2,表面張力 dim=MT-2,體積模量 dim=ML-1T-2,動(dòng)力黏度 dim=ML-1T-1,運(yùn)動(dòng)粘度 dim=L2T-1,比熱容 dimcp=dimcv=L2T-2，氣體常數(shù) dimR=L2T-2第六章1.沿程能量損失沿程能量損失：發(fā)

11、生在緩變流整個(gè)流程中的能量損失，是由流體的黏滯力造成的損失gvdlhf222.局部能量損失局部能量損失：發(fā)生在流動(dòng)狀態(tài)急劇變化的急變流中的能量損失。gvhj223.黏性流體存在兩種流動(dòng)狀態(tài)黏性流體存在兩種流動(dòng)狀態(tài)：層流與紊流。由實(shí)驗(yàn)可得：mfkvh ，其中，k 為系數(shù)，m 為指數(shù)實(shí)驗(yàn)指出： （1）當(dāng) vvcr時(shí)，m2=1.752，即紊流中的沿程損失與平均流速 v 的 1.752 次方成正比。4.雷諾數(shù)雷諾數(shù)：vdvdRe工程上一般取圓管的臨界雷諾數(shù) Recr=2000。當(dāng) Re2000 時(shí)，即認(rèn)為流動(dòng)為紊流。5.單位體積流體的壓強(qiáng)降為單位體積流體的壓強(qiáng)降為：4128dlqpv單位重量流體的壓強(qiáng)

12、降為：Re6422Re64264322222其中，gvdlgvdlgvdlvdgdlvgphf6.紊流中的切向應(yīng)力紊流中的切向應(yīng)力：在黏性流體中的層流流動(dòng)中，切向應(yīng)力表現(xiàn)為由內(nèi)摩擦引起的摩擦切向應(yīng)力。在黏性流體中的紊流流動(dòng)中，除去流層之間相對(duì)滑移引起的摩擦切向應(yīng)力v之外，還由于流體質(zhì)點(diǎn)作復(fù)雜的無規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，在流層之間必然要引起動(dòng)量交換，增加能量損失，從而體現(xiàn)紊流附加切向應(yīng)力或脈動(dòng)切向應(yīng)力t。所以，紊流中的切向應(yīng)力可表示為dydvxttv)(7.尼古拉茲實(shí)驗(yàn)?zāi)峁爬潓?shí)驗(yàn)：1）層流區(qū)2）過渡區(qū)3）紊流光滑管區(qū)4）紊流粗糙管過渡區(qū)5）紊流粗糙管平方阻力區(qū)8.非圓形管的當(dāng)量直徑非圓形管的當(dāng)量直徑：hR

13、AD4/4流體在非圓形管道中的沿程損失為：gvDlhf229.局部損失局部損失：管道截面突然擴(kuò)大（書 114 中全部內(nèi)容，公式自行理解）第八章1.對(duì)于不可壓縮流體的定常流動(dòng)與非定常流動(dòng)（三維）對(duì)于不可壓縮流體的定常流動(dòng)與非定常流動(dòng)（三維）0zvyvxvzyx2.對(duì)于可壓縮流體和補(bǔ)課壓縮流體的二維（平面）定常流動(dòng)對(duì)于可壓縮流體和補(bǔ)課壓縮流體的二維（平面）定常流動(dòng)0yvxvyx3.流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)： （1）平移運(yùn)動(dòng)（2）變形運(yùn)動(dòng)：1）線變形運(yùn)動(dòng)2）角變形運(yùn)動(dòng)（3）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)4.流體微團(tuán)分為有旋運(yùn)動(dòng)和無旋運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)分為有旋運(yùn)動(dòng)和無旋運(yùn)動(dòng)。 流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度不等于 0 的運(yùn)動(dòng)稱為有旋運(yùn)動(dòng)；