流體力學(xué)總結(jié)

-.z.流體力學(xué)總結(jié)第一章流體及其物理性質(zhì)流體：流體是一種受任何微小剪切力作用都能連續(xù)變形的物質(zhì)，只要這種力繼續(xù)作用，流體就將繼續(xù)變形，直到外力停頓作用為止。流體一般不能承受拉力，在靜止?fàn)顟B(tài)下也不能承受切向力，在任何微小切向力的作用下，流體就會(huì)變形，產(chǎn)生流動(dòng)流體特性：易流動(dòng)(易變形)性、可壓縮性、粘性流體質(zhì)點(diǎn)：宏觀無窮小、微觀無窮大的微量流體。流體連續(xù)性假設(shè)：流體可視為由無數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)介質(zhì)。稀薄空氣和激波情況下不適合。密度重度比體積相對(duì)密度：是指*流體的密度與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下4C時(shí)純水的密度〔1000〕之比為4C時(shí)純水的密度混合氣體密度體積壓縮系數(shù)：溫度不變，單位壓強(qiáng)增量引起的流體體積變化率。體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)為體積模量溫度膨脹系數(shù)：壓強(qiáng)不變，單位溫升引起的流體體積變化率。不可壓縮流體：流體受壓體積不減少，受熱體積不膨脹，密度保持為常數(shù)，液體視為不可壓縮流體。氣體流速不高，壓強(qiáng)變化小視為不可壓縮流體牛頓內(nèi)摩擦定律：黏度流體靜止粘性無法表示出來，壓強(qiáng)對(duì)黏度影響較小，溫度升高，液體黏度降低，氣體黏度增加。滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體為牛頓流體。理想流體：黏度為0，即。完全氣體：熱力學(xué)中的理想氣體第二章流體靜力學(xué)外表力：流體壓強(qiáng)p為法向外表應(yīng)力，內(nèi)摩擦τ是切向外表應(yīng)力〔靜止時(shí)為0〕。質(zhì)量力〔體積力〕：*種力場(chǎng)對(duì)流體的作用力，不需要接觸。重力、電磁力、電場(chǎng)力、虛加的慣性力單位質(zhì)量力：，單位與加速度一樣流體靜壓強(qiáng)：1〕流體靜壓強(qiáng)的方向總是和作用面相垂直且指向該作用面，即沿著作用面的內(nèi)法線方向2〕在靜止流體內(nèi)部任意點(diǎn)處的流體靜壓強(qiáng)在各個(gè)方向都是相等的。流體平衡微分方程式〔歐拉平衡方程〕壓差方程勢(shì)函數(shù)重力場(chǎng)質(zhì)量力勢(shì)函數(shù)等壓面：每一點(diǎn)的等壓面與該點(diǎn)質(zhì)量力垂直重力場(chǎng)中流體靜力學(xué)根本方程：靜水頭為常數(shù)：位置水頭〔位置勢(shì)能〕：壓力水頭〔壓力勢(shì)能〕表壓真空度注：測(cè)壓計(jì)測(cè)得是相對(duì)壓強(qiáng)〔表壓〕，不是絕對(duì)壓強(qiáng)U型管測(cè)壓計(jì)：傾斜式微壓計(jì)等加速直線相對(duì)平衡等壓面上自由液面靜壓強(qiáng)分布等角速度旋轉(zhuǎn)相對(duì)平衡等壓面自由液面靜壓強(qiáng)分布注：旋轉(zhuǎn)拋物體的體積等于同底等高圓柱體體積的一半作用在傾斜平面上的總壓力只考慮液體壓強(qiáng)作用點(diǎn)〔不考慮大氣壓〕常用慣性矩：矩形慣性矩圓形慣性矩作用在曲面上的總壓力〔作用點(diǎn)〕為的形心是以AB曲面為底，投影面積為頂構(gòu)成的體積，稱為壓力體有虛壓力體和實(shí)壓力體浮力：第三章流體流動(dòng)特性流場(chǎng)：充滿運(yùn)動(dòng)流體的空間稱為流場(chǎng)，流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)的連續(xù)性決定表征流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和物性的參數(shù)〔速度、加速度、壓強(qiáng)、密度等〕在流場(chǎng)中也是連續(xù)的。并且隨時(shí)間和空間而變化。Lagrange法和Euler法：Lagrange法著重于流體質(zhì)點(diǎn)，通過研究每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)來研究整個(gè)流場(chǎng)。Euler法著重于研究空間固定點(diǎn)的流動(dòng)情況，研究*一點(diǎn)不同流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來研究流場(chǎng)。流體質(zhì)點(diǎn)的加速度：跡線和流線：跡線就是流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)應(yīng)Lagrange法。跡線只與流體質(zhì)點(diǎn)有、關(guān)；對(duì)不同的質(zhì)點(diǎn)，跡線的形狀可能不同；對(duì)一確定的質(zhì)點(diǎn)，其軌跡線的形狀不隨時(shí)間變化流線是同一時(shí)刻流場(chǎng)中連續(xù)各點(diǎn)的速度方向線。該曲線上每點(diǎn)的速度矢量在該點(diǎn)與曲線相切。對(duì)應(yīng)Euler法。定常流動(dòng)時(shí)跡線和流線重合。除特殊點(diǎn)外，流線不能相交；如果相交,交點(diǎn)的速度必為0流線微分方程：如流管：流線組成的管狀曲面。流管內(nèi)的流體稱為流束。有效截面〔過流斷面〕：流場(chǎng)空間中，處處與流線垂直的斷面?！财矫婊蚯妗硢挝粫r(shí)間流過有效截面的流體數(shù)量為流量。有效截面上流體同固體壁面邊界接觸局部的周長為濕周。當(dāng)量直徑：矩形環(huán)形管束流體運(yùn)動(dòng)方式：平移、旋轉(zhuǎn)、線變形、角變形旋轉(zhuǎn)角速度：〔繞*，y，z軸的角速度〕線變形率：角變形率：記憶方法：腳注與角速度互補(bǔ)，再把角速度中間的符號(hào)取反無旋流動(dòng)，有旋流動(dòng)雷諾準(zhǔn)則：管內(nèi)流動(dòng)層流，湍流定常流動(dòng)：流動(dòng)參數(shù)〔V，ρ，p〕與時(shí)間無關(guān)，與時(shí)間有關(guān)為非定常流動(dòng)。第四章流體動(dòng)力學(xué)分析根底系統(tǒng)和控制體：系統(tǒng)是一定質(zhì)量的流體質(zhì)點(diǎn)的集合。在流動(dòng)過程中，它始終包含了這些確定的流體質(zhì)點(diǎn)，有確定的質(zhì)量，而其外表則通常在不斷地變形?？刂企w就是流場(chǎng)中*個(gè)確定的空間區(qū)域?？刂企w的邊界稱為控制面?？刂企w的大小、形狀是根據(jù)流動(dòng)情況和邊界位置任意選定的。控制體確定后，它的形狀和位置相對(duì)于所選定的坐標(biāo)系一般是固定不變的。雷諾運(yùn)輸方程：定常流動(dòng)意義：系統(tǒng)內(nèi)物理量B隨時(shí)間的變化率，等于控制體內(nèi)該物理量隨時(shí)間變化率加上通過控制面該物理量的凈流出率。連續(xù)性方程：不可壓縮定常流動(dòng)伯努利方程：不可壓縮、絕熱、定常流動(dòng)、理想流體、質(zhì)量力為重力、沿流線一維流動(dòng)〔同一流管、流線〕：速度水頭：位置水頭：壓強(qiáng)水頭總水頭為常數(shù)，流體靜力學(xué)沒有速度水頭那一項(xiàng)小孔出水皮托管測(cè)流速實(shí)際流體考慮黏性加修正因子文丘里管測(cè)流量動(dòng)量定理：注：為出口速度，有幾項(xiàng)列幾項(xiàng)為入口速度，有幾項(xiàng)列幾項(xiàng)對(duì)彎管作用力射流對(duì)固體外表沖擊力注：大氣壓合力為0分流前后壓強(qiáng)不變，由伯努利方程知其速度不變射流反推力微分形式連續(xù)性方程二維不可壓縮定常流動(dòng)微分形式動(dòng)量方程〔納維爾斯托克斯方程〕連續(xù)性連續(xù)性邊界條件注：黏度為0，方程變?yōu)槔硐肓黧w的Euler運(yùn)動(dòng)方程定常流動(dòng)是指忽略慣性力項(xiàng)和忽略慣性力項(xiàng)和藍(lán)姆運(yùn)動(dòng)微分方程無旋運(yùn)動(dòng)的Euler積分：動(dòng)能：位勢(shì)能：壓力勢(shì)能不可壓縮理想流體在重力作用下作定常流動(dòng)有旋流動(dòng)，沿一條流線各點(diǎn)單位重量流體的位勢(shì)能，壓力勢(shì)能和動(dòng)能的總和保持不變。無旋流動(dòng)，非但在同一流線上的各點(diǎn)，而且在整個(gè)流場(chǎng)中所有各點(diǎn)的總機(jī)械能保持不變。第六章不可壓縮黏性流體的內(nèi)部流動(dòng)理想流體：流體間無粘性，同一有效截面上流體速度大致相等，總水頭保持不變黏性流體：流體間有粘性，貼壁流體質(zhì)點(diǎn)速度為零，相對(duì)運(yùn)動(dòng)著的流層之間存在切向應(yīng)力，形成阻力，要克制阻力維持流動(dòng)，要消耗機(jī)械能,機(jī)械能不守恒。內(nèi)部流動(dòng)：流體被固體壁面包圍，在管道或渠道中的流動(dòng)。黏性流體沿流線的伯努利方程：注：1〕不能在急變流處建立伯努利方程2)伯努利方程中速度為平均速度不可壓縮粘性流體總流伯努利方程總流方程使用條件：①定常流動(dòng)；②不可壓縮流體；③作用于流體上的質(zhì)量力只有重力；④所選取的兩個(gè)計(jì)算斷面應(yīng)符合漸變條件⑤粘性流體分流時(shí)有能量輸入流動(dòng)阻力損失沿程阻力產(chǎn)生原理：1〕液體具有粘滯性；〔內(nèi)因〕2〕固體邊界的影響，液流內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)?！餐庖颉尘植孔枇Ξa(chǎn)生原理：在流道發(fā)生突變的局部區(qū)域，流動(dòng)屬于變化較劇烈的急變流，流動(dòng)構(gòu)造急劇調(diào)整，流速大小、方向迅速改變，往往伴有流動(dòng)別離與旋渦運(yùn)動(dòng)，流體內(nèi)部摩擦作用增大。圓管內(nèi)層流〔Re<2000〕：取圓柱體，運(yùn)用牛頓內(nèi)摩擦和受力分析求出u與r的關(guān)系入口段長度層流：湍流平板間層流：化簡(jiǎn)N-S方程水力光滑水力粗糙相對(duì)粗糙度層流底層厚度尼古拉茲曲線：水力光滑管和水力粗糙湍流穆迪圖注：層流/r/