工程流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、工程流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)主講人：朱華玲工作室：M2502 電 話qq：81016450310/10/第1頁考試題型一 填空題 10*2分=20分；二 選擇題 10*2分=20分；三 計(jì)算題 4題，共40分；四 敘述題 2題，每小題10分，共20分。10/10/第2頁第二章 流體主要物理性質(zhì)一、流體概念1、流體：由極其微小、在空間僅占有點(diǎn)位置質(zhì)點(diǎn)所組成微團(tuán)組成、連續(xù)、易于流動(dòng)介質(zhì)。2、特征：易流性；只承受壓力，不能承受切應(yīng)力；沒有固定形狀，其形狀取決于容器形狀。3、流體液體：分子間距小，含有微小壓縮性；氣體：分子間距大，含有很大壓縮性。10/10/第3頁第二章 流體主要物

2、理性質(zhì)二、流體密度與壓縮性 1、密度 單位體積內(nèi)流體所含有質(zhì)量。均質(zhì)流體式中 流體密度（kg/m ）； 4時(shí)水密度（kg/m ）。2、相對(duì)密度10/10/第4頁第二章 流體主要物理性質(zhì)3 、重度 單位體積內(nèi)流體所含有重量。4 、 體積彈性模量 V一定，在一樣p下， K 越大, V 越小, 說明K 越大，液體抗壓能力越強(qiáng).說明：因?yàn)閴簭?qiáng)增大，體積縮小，p與V 改變趨勢(shì)相反，為確保K為正值，故加有符號(hào)。10/10/第5頁第二章 流體主要物理性質(zhì)三、流體粘性1、流體粘性 液體在外力作用下流動(dòng)（或有流動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，其內(nèi)部因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力性質(zhì)。 靜止液體不展現(xiàn)粘性。2、牛頓內(nèi)摩擦定律: 流體流動(dòng)時(shí)

3、，阻滯剪切變形內(nèi)摩擦力與流體運(yùn)動(dòng)速度梯度成正比，與接觸面積成正比，與流體性質(zhì)相關(guān)，與流體內(nèi)壓力無關(guān)。單位面積上切應(yīng)力式中：-百分比常數(shù)-動(dòng)力粘度10/10/第6頁第二章 流體主要物理性質(zhì) 3、粘性表示方法及其單位（1）動(dòng)力粘度 （2）運(yùn)動(dòng)粘度國(guó)際單位制中單位：m2/s 慣用非法定單位： 1 m2/s = 104 St (cm2/s) = 106 cSt (mm2/s)由牛頓內(nèi)摩擦定律動(dòng)力粘度表示單位速度梯度下流體內(nèi)摩擦應(yīng)力大小 。國(guó)際單位制中慣用單位： 或是10/10/第7頁第二章 流體主要物理性質(zhì)恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度換算關(guān)系4、液體粘度將隨壓力和溫度改變發(fā)生對(duì)應(yīng)改變。 （1）流體產(chǎn)生粘性主要原

4、因液體：分子內(nèi)聚力；氣體分子作熱運(yùn)動(dòng)，流層之間分子熱交換頻繁。 （2）壓力影響 在高壓下，液體粘度隨壓力升高而增大；常壓下，壓力對(duì)流體粘性影響較小，可忽略。（3）恩氏粘度注意: 2時(shí)，使用該公式。當(dāng)沒有約束條件時(shí)為7.13。恩氏粘度是無量綱數(shù)。10/10/第8頁第二章 流體主要物理性質(zhì)液體：溫度升高，粘度降低；氣體：溫度升高，粘度增大。（3）溫度影響5、實(shí)際流體和理想流體實(shí)際流體（粘性流體）： 含有粘性流體稱實(shí)際流體。理想流體 ： 假想沒有粘性流體。10/10/第9頁流體靜力學(xué)1 、液體靜壓強(qiáng)含有兩個(gè)主要特征：1)液體靜壓強(qiáng)方向總是指向作用面內(nèi)法線方向。2)靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)靜壓力在各個(gè)方向上都

5、相等。證：四面體上法向表面力10/10/第10頁流體靜力學(xué)投影式：由有：整理得：四面體上質(zhì)量力：10/10/第11頁流體靜力學(xué)同理：即： 2 、靜止流體平衡微分方程式研究流體在質(zhì)量力和表面力作用下力平衡關(guān)系（1）、平衡微分方程式設(shè)微小六面體中心點(diǎn)a ,其靜壓強(qiáng)為p(x,y,z)10/10/第12頁流體靜力學(xué)x方向平衡方程式 化簡(jiǎn)得同除以 同理得歐拉平衡方程10/10/第13頁流體靜力學(xué)3 、重力場(chǎng)中靜止流體壓強(qiáng)分布（1）、不可壓縮流體靜壓強(qiáng)基本公式重力場(chǎng)中平衡流體中流體靜壓力只是高度連續(xù)函數(shù)。重力場(chǎng)中歐拉平衡方程形式為 10/10/第14頁流體靜力學(xué)對(duì)于不可壓縮流體 ，對(duì)上式在流體連續(xù)區(qū)域內(nèi)進(jìn)

6、行積分，可得：該式為重力場(chǎng)中不可壓縮流體靜壓強(qiáng)基本方程式。積分常數(shù)C能夠由平衡液體自由表面邊界條件確定：10/10/第15頁流體靜力學(xué)這就是不可壓縮流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律。（重點(diǎn)）靜止流場(chǎng)中壓強(qiáng)分布規(guī)律既適合用于理想流體，也適合用于粘性流體所以即流體靜壓強(qiáng)基本方程式表明：重力作用下靜止液體中，任一點(diǎn)靜壓強(qiáng)由自由表面上壓強(qiáng)和單位面積液柱重量所組成。靜止液體自由表面上表面壓力均勻傳遞到液體內(nèi)各點(diǎn)（這就是著名帕斯卡定律，如水壓機(jī)、油壓千斤頂?shù)葯C(jī)械就是應(yīng)用這個(gè)定律制成）。淹深10/10/第16頁流體靜力學(xué)靜止液體內(nèi)不一樣位置處流體靜壓力數(shù)值不一樣， 但其數(shù)值之間存在以下關(guān)系。（2）、流體靜壓強(qiáng)基本方程式物

7、理意義（由上式） 在平衡流體內(nèi)部，位置勢(shì)能和壓力勢(shì)能能夠相互轉(zhuǎn)化，不過總能量保持恒定。 流體靜壓強(qiáng)基本方程式意義就是平衡流體中總能量是一定。這也是能量守衡與轉(zhuǎn)化定律在平衡流體中表達(dá)。位置勢(shì)能壓力勢(shì)能10/10/第17頁流體靜力學(xué)4、靜壓強(qiáng)表示方法及其單位（1）、表示方法： 大氣壓強(qiáng)-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，海平面上大氣所產(chǎn)生壓強(qiáng)。 絕對(duì)壓強(qiáng)-以絕對(duì)真空作為基準(zhǔn)所表示壓強(qiáng)； 相對(duì)壓強(qiáng)-以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)作為基準(zhǔn)所表示壓強(qiáng)。多 數(shù)測(cè)壓儀表所測(cè)得壓強(qiáng)是相對(duì)壓強(qiáng)，故相 對(duì)壓力也稱表壓強(qiáng)。 真空度-負(fù)相對(duì)壓強(qiáng)。（2）、四種壓力關(guān)系： 絕對(duì)壓強(qiáng)=相對(duì)壓強(qiáng)+大氣壓強(qiáng) 真空度=大氣壓強(qiáng)-絕對(duì)壓強(qiáng)10/10/第18頁流體靜力學(xué)

8、pOp=0ppaP，粗糙度被層流邊層淹沒；（重點(diǎn)）水力粗糙管： 時(shí)，保持在0.8左右。 短孔加工比比薄壁小孔輕易，所以尤其適合于作固定節(jié)流器使用。式中：v1可忽略 ，代入。整理：流經(jīng)短孔流量計(jì)算式：10/10/第72頁孔口流動(dòng)三、細(xì)長(zhǎng)孔式中：液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)孔流量和孔前后壓差p成正比；流量和液體粘度成反比。所以流量受液體溫度改變影響較大。 液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔時(shí)，普通都是層流狀態(tài)，所以可直接應(yīng)用前面已導(dǎo)出圓管層流流量公式：10/10/第73頁液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象一.液壓沖擊定義：在液壓系統(tǒng)中，因?yàn)槟撤N原因引發(fā)液體中產(chǎn) 生急劇交替壓力升降阻力波動(dòng)過程。危害：出現(xiàn)沖擊時(shí)，液體中瞬時(shí)峰值壓力往往比 正常工作壓

9、力高好幾倍，它不但會(huì)損壞密封 裝置、管道和液壓元件，而且還會(huì)引發(fā)振動(dòng) 與噪聲；有時(shí)使一些壓力控制液壓元件產(chǎn) 生誤動(dòng)作，造成事故。原因：流道突然堵塞或截?cái)唷?0/10/第74頁液壓沖擊(一) 液壓沖擊物理過程 若將閥門突然關(guān)閉，則緊靠閥門這部分液體立刻停頓運(yùn)動(dòng)，液體動(dòng)能瞬時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，接著后面液體依次停頓運(yùn)動(dòng)，依次將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，并以一定速度由閥門處回傳到管頭處，使全管壓力升高，在管道內(nèi)形成壓力升高波；管內(nèi)液體受力不平衡，使液體倒流，管內(nèi)液體壓力逐段降低，形成壓力衰減波。 若整個(gè)過程中無能量損失，則沖擊波將永遠(yuǎn)連續(xù)下去。“水錘”10/10/第75頁液壓沖擊(二)減小液壓沖擊辦法適當(dāng)加大管徑

10、，限制管道流速，普通在液壓系統(tǒng)中把速度控制在4.5m/s以內(nèi)，使prmax不超出5MPa就能夠認(rèn)為是安全；正確設(shè)計(jì)閥口或設(shè)置制動(dòng)裝置，使運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)速度改變比較均勻；延長(zhǎng)閥門關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)換向時(shí)間，可采取換向時(shí)間可調(diào)換向閥；盡可能縮短管長(zhǎng)，以減小壓力沖擊波傳輸時(shí)間，變直接沖擊為間接沖擊；遲緩關(guān)閉閥門，削減沖擊波強(qiáng)度；在閥門前設(shè)置蓄能器，以減小沖擊波傳輸距離；應(yīng)將管中流速限制在適當(dāng)范圍內(nèi)，或采取橡膠軟管；在系統(tǒng)中裝置安全閥，限制壓力升高。10/10/第76頁氣穴現(xiàn)象二.氣穴現(xiàn)象定義：在流動(dòng)液體中，因?yàn)閴毫档投袣馀菪纬?現(xiàn)象。 氣穴中氣體：空氣，油蒸汽。輕微氣穴：壓力降低到某一值時(shí)，以混

11、入油中微小 氣泡為關(guān)鍵，其體積脹大并相互聚合而形 成相當(dāng)體積氣泡。嚴(yán)重氣穴：當(dāng)壓力降低到空氣分離壓（4104pa)以 下，除混入油中氣泡脹大聚合外，溶入 油中空氣將突然快速自油中分離而產(chǎn) 生大量氣泡。10/10/第77頁氣穴現(xiàn)象強(qiáng)烈氣穴：當(dāng)壓力降低到飽和蒸汽壓（約為2104pa)以下， 除上述兩種氣泡外，油液還將沸騰汽化，產(chǎn)生大 量氣泡。未破潰氣泡體積縮小、潰滅局部真空局部液壓沖擊產(chǎn)生振動(dòng)、噪音金屬表面剝落破壞 氣蝕油液氧化變質(zhì)流道狹窄處堵塞 總之，氣穴使系統(tǒng)性能變壞（尤其是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能）容積效率降低；氣蝕使材料破壞，使液壓元件壽命縮短。 危害：氣泡進(jìn)入高壓區(qū)10/10/第78頁氣穴現(xiàn)象減小氣穴辦法：正確設(shè)計(jì)和選取液壓元件（結(jié)構(gòu)、參數(shù)）;減小閥孔口前后壓差（P1/P23.5）;液壓系統(tǒng)個(gè)元件聯(lián)接處要密封可靠，嚴(yán)防空氣侵入；在易發(fā)生氣穴管路中加背壓；采取抗蝕能力強(qiáng)金屬材料，提升零件機(jī)械強(qiáng)度，減小零件表面粗糙度；降低吸油高度（普通不超出0.5m);加大吸油管徑，限制吸油管流速；及時(shí)清洗吸油過濾器。習(xí)題：液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生？它們有何 危害？怎樣預(yù)防？10/10/第79頁第十章 氣體一元定常流動(dòng)特點(diǎn)：壓縮性。聲速和馬赫數(shù) 一、聲速c：微