内河航道中交通流理论应用初探
徐婷婷
河海大学港口海岸及近海工程系，江苏南京（210098）
E-mail：tingting_qq_0@https://www.doczj.com/doc/4d4373615.html,
摘要：随着内河航道的不断发展，研究船舶交通流基本理论，并用其指导内河船舶运行，具有非常重要的意义。本文尝试性地借鉴了道路交通流理论，对船舶交通流理论作了一些探讨和研究。本文着重描述了船舶流量、船舶交通密度、行程速度三个重要的船舶交通流理论参数同时分析了它们的相互间关系并给出了相关的基本经验公式。
关键词:船舶交通流船舶交通密度行程速度
1. 交通流理论概述
交通流理论是交通工程学的基础理论，广泛地应用于交通运输工程学的各个领域。交通流理论是研究交通流变化规律的方法体系，是一门边缘科学。它通过分析的方法来阐述交通现象及其机理，探讨交通流各参数间的相互关系及其变化规律，从而为交通规划、交通控制、道路设计、以及智能运输系统提供理论依据和支持。交通流量模型的发展是伴随着汽车工业和交通需求的迅速增长而发展起来的。上世纪30年代，J.P.Kinzer 首次将泊松分布应用于交通流；50年代初,L.A.Pipes 首次提出交通跟驰模型；1955年，M.J.Lighthill, J.B.Whitham 以及P.I.Richards各自独立的提出了交通流流体力学模型，简称为LWR模型。20世纪70年代，H.J.Payne提出了交通流动量方程和连续性方程构成的交通流动力学高阶模型；与此同时，著名的物理学家I.Prigogine和R.Herman运用气体动力理论提出了交通流气体动力论模型。在非线性科学和复杂性科学的推动下，K.Nagel和M.Schreckenberg提出了一维元胞自动机交通流模型，简称NS模型；O.Biham,A.A.Middleton和D.Levine提出了二维的元胞自动机交通流模型，简称BML模型。综上介绍了基于连续性描述的流体力学交通流模型，基于概率统计描述的气体动力论模型、基于微观离散描述的跟驰模型、元胞自动机模型三类交通流模型。这三类模型从物理的角度来看，可分别认为是宏观模型、介观模型和微观模型[1]。宏观的流体力学模型便于直观上把握交通流的整体特性，在简化的情况下容易得出解析解，给出交通流的基本行为,这也是迄今仍然运用的最广泛的交通流模型。交通流在公路上应用相当完善和广泛，各国在这方面做了大量的相关研究，现在公路交通流理论还在进一步发展；交通流也逐渐应用到海域上，使海域得到了科学化管理；令人遗憾的是交通流理论还未在内河中得到应用，随着内河航道的不断发展，丰富船舶流基本理论,并用其指导内河船舶运行,具有非常重要的意义。就目前而言，船舶交通流的研究还是要借鉴道路交通流研究而进行的，本文尝试性地对船舶交通流作了一些探讨和研究。
2. 船舶交通流理论参数及其特性[4~6]
船舶运输流指在一定水路航段上,按照给定方向运行的船舶总体或大量船舶,简称船舶流,是交通流的一种。船舶流在航道上的流动类似于液体，因此可以利用液体的数学模型，经过修正后来描述船舶交通[2~4]。船舶流具有系统的基本特征，单个船舶无法成为船舶流,船舶交通量(在单位时间里通过水路网点的船舶数量)、行程速度（船舶在单位时间内通过的距离）和传播交通密度(在单位水路长度上通过的船舶数量)构成了船舶流常用的三个表征物理量。
2.1 船舶交通量
船舶交通量又称流量是指在单位时间内通过某一水域的船舶数。船舶交通量的大小直接反映出该水域船舶交通的繁忙程度。由于船舶交通量是随时间变化的，所以一般采用日平均船舶交通量、月平均船舶交通量或年平均船舶交通量来表示。日平均船舶交通量可以写成：
∑==n i i Q n
Q 11 (1) 式中：Q ——日平均船舶交通量； n ——统计的天数；
i Q ——每天统计船舶交通量。
2.2 行程速度
行程速度是描述船舶流状态的第二个基本参数，它是指船舶在单位时间内通过的距
离。在船舶交通流中，每艘船的速度不尽相同。因此，船舶流本身不可能用一个精确的行程速度值来表示，只有通过统计分析的方法，用平均的或有代表性的数值（集中趋势的描述值）来近似地代表特定的船泊交通流整体。行程速度的几种分类如下：
a) 点速度
船舶通过航道特定地点的瞬时速度。但在航道中，船舶航行的速度一般不采用点速度。 b) 行程速度
行程时间是指船舶驶过一定长度航道所需的总时间，包括行驶时间和延误时间。航道长度除以通过该航道的行程时间称为行程速度。行程速度具有综合性的特点，对于全面评价一个区域内或某一条选定航道的交通流动状态是十分有用的。
行程速度一般用行程平均速度来表示，行程平均速度可以分为行程时间平均速度和行程区间平均速度，行程时间平均速度（t v ）是指在特定的时间区间内，通过航道某一地点的所有船舶点速度的算术平均值。行程区间平均速度（s v ）是指某航道的长度与通过该航道所有船舶的平均行程时间之比。具体公式如下：
∑==n i i t v n
v 11 (2) 式中：t v ——行程时间平均速度； n ——观测的船舶数。
i v ——第i 艘船的行程点速度；
∑==n i i
s t n l
v 1
1
(3) 式中：s v ——行程区间平均速度；
n ——观测到的船舶数；
i t ——第i 艘船行驶l 距离所用的时间；
l ——行驶航道长度。
就行程区间平均速度（s v ）和行程时间平均速度（t v ）来说，前者更容易测得，而后者是船舶瞬时速度的平均值，很难测得，所以，航道中一般采用前者。
2.3 船舶交通密度
船舶交通密度是指在单位长度水域内行驶的船舶艘数，它反映出该水域内船舶的密
集程度，所以又称传播交通密度。船舶交通密度是一个重要的参数，船舶交通密度高的水域，往往是事故多发地区，自然也就是船舶交通研究和交通管理的重点。船舶交通密度可以写成：
WL
N =ρ (4) 式中：ρ ——某瞬间的船舶交通密度； N ——船舶数；
L ——观测航道长度；
W ——观测航道宽度。
2.4 各参数之间的关系
船舶交通量、船舶交通密度、行程速度等参数之间的关系式叫做船舶交通流模型。船舶交通流基本模型可用下式表示：
s
W Q ρ= (5) 式中：ρ——船舶交通密度；
Q ——日平均船舶交通量；
W ——航道宽度；
s v ——行程区间平均速度。 为了方便起见，以后我们所说的Q 以Q 代替，s v 以V 代替。
在某一水域内，航道宽度是固定的。当确定任意二个参数后，应用上述公式，可以推算出第三个参数。
图1 船舶交通量、船舶交通密度和行程速度关系图
2.4.1 行程速度与船舶交通密度的关系
1933年，格林希尔治（Green Shields ）提出了行程速度—密度的线性模型[3]。这一模型简单直观。研究表明，在通常的船舶交通流密度下，该模型与实测数据的拟合较好。为了简便起见，在船舶交通流中假定行程速度与船舶交通密度呈线性关系。当船舶交通密度为0时，行程速度为最大行程速度ｖf ；当行程速度为0时，传播交通密度为船舶阻塞密度ρj 。从图1（b ）中可以看出，船舶的平均速度增大，航路上的船舶交通密度则变小，所以应该采用合理的船舶速度，保持适当的船舶交通密度，才能提高航道的交通量。模型公式表示如下：
)1(j
f s v v ρρ?= （6） 式中：f v —— 船舶自由行驶的速度；
j ρ——船舶阻塞密度。
2.4.2 船舶交通量与传播交通密度的关系
船舶交通量—传播交通密度关系是船舶交通流的基本关系。根据格林希尔治模型及公式（5）可得基本关系如下：
W v Q j
f )1(ρρρ?= （7） 上式是二次函数关系，W 为航道宽度为定值，用图形表示是一条抛物线。如图1（a ）所示。从图中可以看出，航道的交通量随着船舶交通密度的增加而增大，当船舶交通量随密
度增加而上升到一定值（max Q ）后，船舶交通量反而减少直到达到阻塞密度（j ρ）。这说明在船舶交通密度增加到一定值之前，是可以通过增加船舶交通密度来提高船舶交通量的，但是当船舶交通密度达到一定值后船舶交通量反而会降低。同时，如果从原点到曲线上任意一点作一根直线，那么这条直线的斜率，即为相应于曲线上该点所表示的船舶交通流量的平均速度。
2.4.3 船舶交通量与行程速度的关系
由公式（6）可得：
)1(f
s j v v ?
=ρρ （8） 代入式（7）可得： W v v v Q f
s s j )(2
?=ρ （9） 上式同样是一条抛物线如图1（c ），形状与船舶交通量—密度曲线相似。从图中可以看出，船舶交通量随着行程速度的提高而增加，但当船舶交通量达到一个极限后，如果继续提高行程速度，船舶交通量不仅不会增加反而要减少。
综上所述，介绍了船舶交通流的基本原理，船舶交通流的主要参数，以及它们之间的相互关系和基本经验，从宏观上直观地把握了船舶交通流的整体特性。如果所有的研究都是以实际观测数据为依据得出的结论，而不是以足够的船舶在不同的航行速度下实验所得出的，则结果受船行量影响很大，因此并不能真正认识船舶流量与船舶交通密度、行程速度的关系本质。如果在理论上推导出相互间的关系模型，并能得出与前人研究相符合的关系图形，各种实际现象亦能在理论上做出合理的解释，那么本文从理论上得出结论亦不失为研究认识三参数关系的有效途径。 3. 结语
目前，在内河航道控制和利用这一领域，还需要更深入、更长远地研究。下面列出的是本文还未解决的问题：
——计算船舶折算系数；
——通过实际的航道交通情况建立相应的数学模型，确定流量—航道占有率模型； ——划分出内河的畅行区段和拥挤区段，合理地控制和利用航道岸线。
在内河航道中应用交通流理论,在很多问题上的研究还处在探索阶段,如何在确保安全的情况下,使船舶交通流量、行程速度和船舶拥挤度（密度）等达到较高的水平,是船舶交通流理论研究的重点。中国目前的水路交通状况类似于美国四、五十年代，船舶数量急剧增加、船舶大型化趋势明显，航道建设方兴未艾。本文尝试性地在内河航道中应用了交通流理论，相信对内河航道船舶运行指导有所裨益和借鉴。
参考文献
[1] 刘慕仁，薛郁，孔令江等。城市道路交通问题与交通流模型[J]。力学与实践。2005，2（1）：1~6
[2] 李江等编著。交通工程学[M]，北京：人民交通出版社，2002
[3] 王炜等编著。交通工程学[M]，南京：东南大学出版社，2000
[4] 邱民编著。船舶交通工程学[M]，北京：人民交通出版社，1992
[5] 沈志云，邓学钧编著。交通运输工程学[M]，北京：人民交通出版社，2003
[6] 张起森，张亚平编著。道路通行能力分析[M]，北京：人民交通出版社，2002
Discussing On Using Ship’s Traffic Flow In Inland
Waterway
Xu Tingting
(College of Traffic & College of Ocean, Hohai University, Nanjing 210098, China)
Abstract
With the development of volume of transportation on the canal, the research of ship’s traffic flow theory and its guidance for inland water transport are very important. This article tries to quote road traffic flow theory in order to discuss and study ship’s traffic flow. Then, three basic parameters including ship’s traffic capacity, ship’s traffic flow density and ship’s speed were described, as well as the relationships among them were discussed and some basic empirical formulas were set up. Keywords：Ship’s traffic flow Ship’s traffic capacity Ship’s traffic density Ship’s speed
作者简介：徐婷婷（1981－），女（汉），江苏盐城，南京河海大学2004级硕士研究生，主要从事港口、海岸及近海工程研究
Traffic Flow Theory 第四章交通流理论1 Generalization 第一节概述 2 交通流理论：运用数学和物理学的方法来描述交通特性的一个边缘科学，它用分析的方法阐述交通现象及其机理，使我们更好的理解交通现象及其本质，并使城市道路与公路的规划设计和运营管理发挥最大的功效。 3 1 初期：概率论方法（20 世纪30 年代） 1933年，金蔡（Kinzer.J.p提出了泊松分布； 2 中期：跟驰理论、交通波理论和排队理论（20 世纪50 年代） 1959 年12 月，首届交通流理论学术讨论会召开； 3 后期：迅速发展时期（20 世纪60 年代后） 丹尼尔（Daniel」.G）和马休（Marthow.J.H ）1975年出版了《交通流理论》。发展历程 4 1. 交通量、速度和密度的相互关系和量测方法 2. 交通流的统计分布特性 3. 排队论的应用 4. 跟驰理论 5. 驾驶员处理信息的特性 6. 交通流的流体力学模拟理论 7. 交通流模拟主要内容 5 第二节交通流的统计分布特性 The Statistical Distribution Characteristic of Traffic Flow 6 1 、到达某一断面的车辆数：离散型分布 2、到达同一地点的两辆车的时间间隔：连续性分布 3、离散型分布：计数分布 连续性分布：间隔分布、车头时距分布、速度分布、可穿越空档分布 统计分布的含义 7 1、泊松分布 二项分布 2、 3、负二项分布 离散型分布 8 1、泊松分布 （1）适用条件：车流密度不大，其它外界干扰因素基本上不存在，车流是随机的 （2）基本公式：
流体力学知识点大全- 吐血整理
1． 从力学角度看，流体区别于固体的特点是：易变形性，可压缩性，粘滞性和表面张 力。 2． 牛顿流体: 在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的流体。即τ=μ*du/dy 。 当n<1时，属假塑性体。当n=1时，流动属于牛顿型。当n>1时，属胀塑性体。 3． 流场: 流体运动所占据的空间。 流动分类 时间变化特性： 稳态与非稳态 空间变化特性： 一维，二维和三维 流体内部流动结构： 层流和湍流 流体的性质： 黏性流体流动和理想流体流动；可压缩和不可压缩 流体运动特征： 有旋和无旋； 引发流动的力学因素： 压差流动，重力流动，剪切流动 4. 描述流动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动，欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动 5. 迹线：流体质点的运动轨迹曲线 流线：任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上各流体质点的速度方向与 该曲线的速度方向一致 性质 a.除速度为零或无穷大的点以外，经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过，所有流线形成流线谱 c ．流线的形状和位置随时间而变化，稳态流动时不变 迹线和流线的区别：流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线； 迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹 线。 稳态流动下，流线与迹线是重合的。 6. 流管：流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线，通过此曲线的所有流线 构成的管状曲面。 性质：①流管表面流体不能穿过。②流管形状和位 置是否变化与流动状态有关。 7．涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。流体速度的旋度▽xV 为流场的涡 量。 有旋流动：流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。无旋运动：流 场中速度旋度或涡量处处为零。 涡线是这样一条曲线，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方 向一致。 8. 静止流体：对选定的坐标系无相对运动的流体。 不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f=0 9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2 ω)+c 10. 系统：就是确定不变的物质集合。特点 质量不变而边界形状不断变化 控制体：是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。其表 面称为控制面。特点 边界形状不变而内部质量可变 运输公式：系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。
流体力学 习题解答
选择题： １、恒定流是: (a) 流动随时间按一定规律变化；（b）流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化；(c) 各过流断面的速度分布相同。（b） 2、粘性流体总水头线沿程的变化是：(a) 沿程下降 (a) 沿程下降；（b) 沿程上升；(c) 保持水平；(d) 前三种情况都可能； 3、均匀流是：（b)迁移加速度（位变）为零； (a) 当地加速度（时变）为零；（b)迁移加速度（位变）为零； （c）向心加速度为零；(d)合速度为零处； 4、一元流动是：(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； (a) 均匀流；（b) 速度分布按直线变化；(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数； 5、伯努利方程中各项水头表示：(a) 单位重量液体具有的机械能； (a) 单位重量液体具有的机械能；（b)单位质量液体具有的机械能； (c)单位体积液体具有的机械；(d)通过过流断面流体的总机械能。 6、圆管层流，实测管轴线上流速为４m/s，则断面平均流速为：：(c)2m；(a) 4m；（b）3.2m；(c)2m； 7、半圆形明渠，半径r=4m，其水力半径为：(a) ４m；（b）3m；(c) 2m；(d) 1m。 8、静止液体中存在：(a) 压应力；（b）压应力和拉应力；(c) 压应力和剪应力；(d) 压应力、拉应力和剪应力。 （1）在水力学中，单位质量力是指（c、） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、斜交； d、正交。
一、 二、 三、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（错误） 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（正 确） 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 （正确） 4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（错误） 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。（错 误） 6.平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（正 确） 7.流体的静压是指流体的点静压。 （正确） 8.流线和等势线一定正交。 （正确） 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（正 确） 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（正确） 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（正 确） 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（正确） 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（正确） 14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（正确） 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。（正 确） 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（错 误） 17.流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。（错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（错误） 四、填空题。 1、1mmH2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动时惯性力 与粘性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量 Q为，总阻抗S为。串联后总管路的流量Q 为，总阻抗S为。
热工基础及流体力学 第二章 解： 由题意可知 ⑴ 在初始平衡状态时，由力的平衡可得 11b p A p A M g =+ ① 重新达到平衡状态时，由力的平衡可得 22b p A p A M g =+ ② 由于假定活塞和汽缸壁间无摩擦，气体可以和外界充分换热，则可视为 可逆及定温过程。即满足 2211pv p v = ③ 由式①②③可求得 332 1.5110v cm =? 所以 215.1h cm = 则活塞上升的距离h ?为 21 5.1 h h h cm ?=-= ⑵ 在整个热力过程中，气体的膨胀功 12 ln p w RT p = ④ 在整个过程中重物的位能 所以整个过程中气体的换热量 43.5610p Q w E J =-=? 解： 由题意可知 Q 工质在汽轮中所做的功等于工质焓的减少 又因蒸汽的流量为380t /c h = 故 所产生的功率 744.1104.110s W kW P w c ?==?或（计算时要特别注意单位，尤其是功率单位：功率定义式：P=W/t （１瓦＝１焦/秒）） 解： 由题意可知 在气体由状态1沿A 变化至状态2时 在气体由状态2沿B 返回状态1时，热力学能在数值上等于40KJ,方向与之相反，则 80KJ Q U W =?+=- 放热过程 同理可得，在气体由状态1沿C 返回状态1时 90KJ Q U W =?+=- 放热过程
解： 由题意可知 ⑴ 压缩过程中对每千克的空气所做的功量等于空气的内能增加量与同外界交换的热量的代数和，即 ⑵ 每生产1Kg 的压缩空气所产生的技术功为 ⑶ 由⑵的结果可得带动此压气机需要用的电动机的功率为 42.7410t W P wC ==? 其中C 为流量 2-9．利用孤立系统的熵增原理 0A B A B q q T T += A q 放出热量，B q 吸收热量 2-13 （1）1221130273.15110.61500273.15 c T T T T T η-+==-=-=+ （2）1211 net t q q q q ωη-== 1000.61 61c t q kj ωη==?=g （3）2110.61c q q η=- =20.3910039q kj =?= （4）61 1.0160 w p kj s t === 2-16 后一种方法： 供暖系数'1 112 net Q Q Q Q εω==- 而2121Q Q T T =12211273.150.93293.15 en Q Q T Q Q T =?=?= 所以1210.07net Q Q Q ω=-= 其中： en T 为室内温度 2T 为室外冷空气温度 前一种方法： 所以'11 0.7510.70.07net net Q Q ωω==倍 前一种方法是后一种的倍
第四章跟驰理论与加速度干扰 本章将主要讨论单车道情况下的车辆跟驰现象，介绍跟驰理论，建立相应的跟驰理论模型，最后简要介绍一下加速度干扰问题。 跟驰理论是运用动力学方法研究在限制超车的单车道上，行驶车队中前车速度的变化引起的后车反应。车辆跟驰行驶是车队行驶过程中一种很重要的现象，对其研究有助于理解交通流的特性。跟驰理论所研究的参数之一就是车辆在给定速度u 下跟驰行驶时的平均 车头间距s ，平均车头间距则可以用来估计单车道的通行能力。在对速度—间距关系的研究中，单车道通行能力的估计基本上都是基于如下公式： C 1000 u / s （4—1）式中：C ——单车道通行能力（veh/h ）； u ——速度（km/h ）； s ——平均车头间距（m ）。 研究表明，速度—间距的关系可以由下式表示： 2 s u u （4—2）式中系数、、可取不同的值，其物理意义如下： ——车辆长度，l ； ——反应时间，T ； ——跟驰车辆最大减速度的二倍之倒数。 2 附加项u2保证了足够的空间，使得头车在紧急停车的情况下跟驰车辆不与之发生碰撞，的经验值可近似取为0.023s 2/ 英尺。一般情况下是非线性的，对于车速恒定（或近似恒定）、车头间距相等的交通流，的近似计算公式可取为： 11 0.5 a f a l（4 —3）式中：a f 、a l ——分别为跟车和头车的最大减速度。 跟驰理论除了用于计算平均车头间距以外，还可用于从微观角度对车辆跟驰现象进行分析，近似得出单车道交通流的宏观特性。总之，跟驰理论是连接车辆个体行为与车队宏观特性及相应流量、稳定性的桥梁。 第一节线性跟驰模型的建立 单车道车辆跟驰理论认为，车头间距在100?125m 以内时车辆间存在相互影响。分
《交通工程学 第四章 交通流理论》习题解答 4-1 在交通流模型中，假定流速 V 与密度 k 之间的关系式为 V = a (1 - bk )2 ，试依据两个边界条件，确定系数 a 、b 的值，并导出速度与流量以及流量与密度的关系式。 解答：当V = 0时，j K K =， ∴ 1j b k = ； 当K ＝0时，f V V =，∴ f a V =； 把a 和b 代入到V = a (1 - bk )2 ∴ 2 1f j K V V K ??=- ? ? ? ? ， 又 Q KV = 流量与速度的关系1j Q K V ?= ? 流量与密度的关系 2 1f j K Q V K K ??=- ? ??? 4-2 已知某公路上中畅行速度V f = 82 km/h ，阻塞密度K j = 105 辆/km ，速度与密度用线性关系模型，求： （1）在该路段上期望得到的最大流量； （2）此时所对应的车速是多少 解答：（1）V —K 线性关系，V f = 82km/h ，K j = 105辆/km ∴ V m = V f /2= 41km/h ，K m = K j /2= 辆/km ， ∴ Q m = V m K m = 辆/h （2）V m = 41km/h 解答：35.9ln V k = 拥塞密度K j 为V = 0时的密度， ∴ 180 ln 0j K =
∴ K j = 180辆/km 4-5 某交通流属泊松分布，已知交通量为1200辆/h ，求： （1）车头时距 t ≥ 5s 的概率； （2）车头时距 t ＞ 5s 所出现的次数； （3）车头时距 t ＞ 5s 车头间隔的平均值。 解答：车辆到达符合泊松分布，则车头时距符合负指数分布，Q = 1200辆/h （1）153600 3 (5)0.189Q t t t P h e e e λ- ?-?-≥==== （2）n = (5)t P h Q ≥? = 226辆/h （3）55158s t t e tdt e dt λλλλλ +∞-+∞-??=+=? 4-6 已知某公路 q =720辆/h ，试求某断面2s 时间段内完全没有车辆通过的概率及其 出现次数。 解答：（1）q = 720辆/h ，1 /s 36005 q λ= =辆，t = 2s 25 (2)0.67t t P h e e λ- -≥=== n = ×720 = 483辆/h 4-7 有优先通行权的主干道车流量N ＝360辆/ h ，车辆到达服从泊松分布，主要道路允许次要道路穿越的最小车头时距=10s ，求 (1) 每小时有多少个可穿空档 (2) 若次要道路饱和车流的平均车头时距为t 0=5s ，则该路口次要道路车流穿越主要道路车流的最大车流为多少 解答： 有多少个个空挡？其中又有多少个空挡可以穿越？ (1) 如果到达车辆数服从泊松分布，那么，车头时距服从负指数分布。 根据车头时距不低于t 的概率公式，t e t h p λ-=≥)(，可以计算车头时距不低于10s 的 概率是 3679.0)10(3600 10360==≥÷?-e s h p 主要道路在1小时内有360辆车通过，则每小时内有360个车头时距，而在360个车头时距中，不低于可穿越最小车头时距的个数是（总量×发生概率） 360×=132（个）
A16轮机3，流体力学复习资料，4&5章 第四章相似原理和量纲分析 1. 流动的力学相似 1）几何相似：两流场中对应长度成同一比例。 2）运动相似：两流场中对应点上速度成同一比例，方向相同。 3）动力相似：两流场中对应点上各同名力同一比例，方向相同。 4）上述三种相似之间的关系。 基本概念（量纲、基本量纲、导出量纲） 量纲：物理参数度量单位的类别称为量纲或因次。 基本量纲：基本单位的量纲称为基本量纲，基本量纲是彼此独立的，例如用,LMT来表示长度，质量和时间等，基本量纲的个数与流动问题中所包含的物理参数有关，对于不可压缩流体流动一般只需三个即,LMT（长度，质量和时间），其余物理量均可由基本量纲导出。 导出量纲：导出单位的量纲称为导出量纲。 一些常用物理量的导出量纲。 2. 动力相似准则 牛顿数？表达式？ 弗劳德数？表达式，意义？ 雷诺数？表达式，意义？ 欧拉数？柯西数？韦伯数？斯特劳哈尔数？ 判断基本模型实验通常要满足的相似准则数。 掌握量纲分析法（瑞利法和π定理）。
第五章黏性流体的一维流动 1. 黏性总流的伯努利方程 应用：黏性不可压缩的重力流体定常流动总流的两个缓变流截面。 该方程的具体形式？几何意义？ 2. 黏性流体管内流动的两种损失 沿程损失：产生的原因？影响该损失的因素？ 沿程损失的计算公式？达西公式？ 局部损失：产生原因？ 局部损失计算公式？ 3. 黏性流体的两种流动状态 层流和紊流 上临界速度，上临界雷诺数？ 下临界速度，下临界雷诺数？ 工程实际中，圆管中流动状态判别的雷诺数？2000 4. 管口进口段中黏性流体的流动 边界层的概念？ 紊流边界层 层流边界层 层流进口段长度计算经验公式 5. 圆管中的层流流动 速度分布？ 切应力分布？
流体力学知识点总结 第一章 绪论 1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。 2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。 3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。 4 作用于流体上面的力 （1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。 作用于A 上的平均压应力 作用于A 上的平均剪应力 应力 法向应力 切向应力 （2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。（常见的质量力： 重力、惯性力、非惯性力、离心力） 单位为 5 流体的主要物理性质 （1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 常见的密度（在一个标准大气压下）： 4℃时的水 20℃时的空气 （2） 粘性 ΔF ΔP ΔT A ΔA V τ 法向应力周围流体作用 的表面力 切向应力 A P p ??=A T ??=τA F A ??=→?lim 0δA P p A A ??=→?lim 0为A 点压应力，即A 点的压强 A T A ??=→?lim 0τ 为A 点的剪应力 应力的单位是帕斯卡（pa ） ，1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。 B F f m =u u v v 2m s 3 /1000m kg =ρ3 /2.1m kg =ρ
牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。即 以应力表示 τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。由图可知 —— 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度） 粘度 μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa ·s ”。动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。 运动粘度 单位：m2/s 同加速度的单位 说明： 1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。 2）液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体 无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。 （3） 压缩性和膨胀性 压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大，除去外力后能恢复原状的性质。 T 一定，dp 增大，dv 减小 膨胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小，温度下降后能恢复原状的性质。 P 一定，dT 增大，dV 增大 A 液体的压缩性和膨胀性 液体的压缩性用压缩系数表示 压缩系数：在一定的温度下，压强增加单位P ，液体体积的相对减小值。 由于液体受压体积减小，dP 与dV 异号，加负号，以使к为正值；其值愈大，愈容易压缩。к的单位是“1/Pa ”。（平方米每牛） 体积弹性模量K 是压缩系数的倒数，用K 表示，单位是“Pa ” 液体的热膨胀系数：它表示在一定的压强下，温度增加1度，体积的相对增加率。 du T A dy μ =? dt dr dy du ? =?=μ μτdu u dy h =ρ μν= dP dV V dP V dV ? -=-=1/κρ ρ κ d dP dV dP V K =-==1
《流体力学考》考点重点知识归纳 1.流体元：就有线尺度的流体单元，称为流体“质元”，简称流体元。流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。 2.流体质点：（流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律） （1）流体质点无线尺度，只做平移运动 （2）流体质点不做随即热运动，只有在外力的作用下作宏观运动； （3）将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性； 3.连续性介质模型的内容：根据流体指点概念和连续介质模型，每个流体质点具有确定的宏观物理量，当流体质点位于某空间点时，若将流体质点的物理量，可以建立物理的空间连续分布函数，根据物理学基本定律，可以建立物理量满足的微分方程，用数学连续函数理论求解这些方程，可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。 4.连续介质假设：假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。 5.牛顿的粘性定律表明：牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比，还表明对一定的流体，作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的，而不是由速度决定的： 6.牛顿流体：动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。 7.分子的内聚力：当两层液体做相对运动时，两层液体的分子的平均距离加大，分子间的作用力变现为吸引力，这就是分子的内聚力。 液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层，漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动，表现为内摩擦力。、 流体在固体表面的不滑移条件：分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面，随固体一起运动或静止。 8.温度对粘度的影响：温度对流体的粘度影响很大。液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度则相反，随温度的升高而增大。 压强对粘性的影响：压强的变化对粘度几乎没有什么影响，只有发生几百个大气压的变化时，粘度才有明显改变，高压时气体和液体的粘度增大。 9.描述流体运动的两种方法 拉格朗日法：拉格朗日法又称为随体法。它着眼于流体质点，跟随流体质点一起运动，记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律，跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。 欧拉法：欧拉法又称当地法。它着眼于空间点，把流体的物理量表示为空间位置和时间的函数。空间点的物理量是指，某个时刻占据空间点的。 流体质点的物理量，不同时刻占据该空间点的流体质点不同。 10.速度场：速度场是由流体空间各个坐标点的速度矢量构成的场。速度场不仅描述速度矢量的空间分布，还可描述这种分布随时间的变化。 11.毛细现象：玻璃管内的液体在表面张力的作用下液面升高或降低的现象称为毛细现象； 12.迹线：流体质点运动的轨迹。在流场中对某一质点作标记，将其在不同时刻的所在位置点连成线就是该流体质点的迹线。 13.定常流动：流动参数不随时间变化的流动。反之，流体参数随时间变化的流动称为不定长流动。 14.流线：流线是指示某一时刻流场中各点速度矢量方向的假象曲线。
第一章绪论 交通流理论是研究交通流随时间和空间变化规律的模型和方法体系。多年来，交通流理论在交通运输工程的许多领域，如交通规划、交通控制、道路与交通工程设施设计等都被广泛地应用着，应该说交通流理论是这些研究领域的基础理论。近些年来，尤其是随着智能运输系统的蓬勃发展，交通流理论所涉及的范围和内容在不断地发展和变化，如控制理论、人工智能等新兴科学的思想、方法和理论已经用于解决交通运输研究中遇到的复杂问题，又如随着计算机技术的发展，模拟技术和方法越来越多地被用来描述和分析交通运输工程的某些过程或现象。 第一节交通流理论的沿革 交通流理论的发展与道路交通运输业的发展和科学技术的发展密切相关，在交通运输业发展的不同时期和科学技术发展的不同阶段，对交通流理论的需求和研究能力都不同，因此产生了交通流理论的不同发展阶段。 按照时间顺序，交通流理论可以划分为三个阶段。 创始阶段此阶段被界定为20世纪30年代至第二次世界大战结束。在此期间，由于发达国家汽车工业和道路建设的发展，需要摸索道路交通的基本规律，以便对其进行科学管理，道路交通产生了对交通流理论的初步需求，需要有人对其进行研究。此阶段的代表人物为格林希尔治（Bruce D.Greenshields）, 其代表性成果是用概率论和数理统计的方法建立数学模型，用以描述交通流量和速度的关系，并对交叉口交通状态进行调查。正是由于其奠基性工作，人们常常称格林希尔治为交通流理论的鼻祖。 快速发展阶段此阶段被界定为第二次世界大战结束至20世纪50年代末。在这一阶段，发达国家的公路和城市道路里程迅猛增长，汽车拥有量大幅度上升，此时交通规划和交通控制已经提到日程。如何科学地进行交通规划和控制，需要交通流理论提供支持。此阶段的特点是交通流理论获得高速发展，并产生了多个分支和学术上的多个代表人物。学术分支包括：车辆跟驰（car following）理论、基于流体力学的交通波理论（traffic wave theory）和排队理论（queuing theory）等。此时期造就的本领域的代表性人物有：沃德洛尔（Wardrop）、鲁契尔（Reuschel）、派普斯（Pipes）、莱特希尔（Lighthill）、惠特汉（Whitham）、纽厄尔（Newel）、韦伯斯特（Webster）、伊迪（Edie）、佛特（Foote）、张德勒（Chandler）、赫尔曼（Herman）等。 稳步发展阶段此阶段被界定为1959年以后。此阶段由于汽车的普及，交通已经成为世界各国大中城市越来越严重的问题，需要发展交通流理论来加以解决。正是这种需求，使交通流理论得到了稳步发展。1959年举行了第一次国际研讨会（The First International Symposium on the Theory of Traffic Flow），并确定本次会议为三年一次的系列会议（Series of Triennial Symposia on the Theory of Traffic Flow and Transportation）的首次会议。除了这一系列会议以外，近些年来在世界各国又举行了许多交通运输领域的专题学术年会，这些年会都涉及到了交通流理论。 按照研究手段和方法，交通流理论可划分为两类。 传统交通流理论所谓的传统交通流理论是指以数理统计和微积分等传统数学和物理方法为基础的交通流理论，其明显特点是交通流模型的限制条件比较苛刻，模型推导过程比较严谨，模型的物理意义明确，如交通流分布的统计特性模型、车辆跟驰模型、交
第四章交通流理论2 §4-1概述 一、概念 ●交通流理论，是一门用以解释交通流现象或特性的理论，运用数学或物理的方法，从宏观和微观描述交通流运行 规律。 3 二、发展 ●在20世纪30年代才开始发展，概率论方法。 ●1933年，Kinzer.J.P泊松分布用于交通分析的可能性。 ●1936年，Adams.W.F发表数值例题。 ●1947年，Greenshields泊松分布用于交叉口分析。 ●20世纪50年代，跟驰理论，交通波理论(流体动力学模拟)和车辆排队理论。 ●1975年丹尼尔(DanieL lG)和马休（Marthow，J.H）出版了《交通流理论》一书。 ●1983年，蒋璜翻译为中文。人交出版社出版。 ● 4 三、种类 幻灯片5§4-1概述 ●交通流量、速度和密度的相互关系及量测方法； ●交通流的统计分布特性； ●排队论的应用； ●跟驰理论； ●驾驶员处理信息的特性； ●交通流的流体力学模拟理论；. ●交通流模拟。§4-2交通流的统计分布特性 一、交通流统计分布的含义与作用 ●离散型分布： ●在某固定时段内车辆到达某场所的波动性；（也可描述某一路段上所拥有车辆数的分布特性）。 ●泊松分布/二项分布/负二项分布 ●连续型分布： ●研究上述事件发生的间隔时间的统计特性，如车头时距的概率分布。 ●负指数分布/移位负指数分布/爱尔朗分布 7 二、离散型分布 幻灯片8§4-2交通流的统计分布特性 ●在一定的时间间隔内到达的车辆数，或在一定的路段上分布的车辆数，是所谓的随机变数，描述这类随机变数的 1. 泊松分布 统计规律用的是离散型分布4-2 交通流的统计分布特性 (1) 适用条件
流体力学知识点总结 流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律！ 流体质点： 1.流体质点无线尺度，只做平移运动 2.流体质点不做随即热运动，只有在外力的作用下作宏观运动； 3.将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的 物理属性； 流体元：就有线尺度的流体单元，称为流体“质元”，简称流体元。流体元可看做大量流体质点构 成的微小单元。 流体质点的物理量，不同时刻占据该空间点的流体质点不同。 速度场：速度场是由流体空间各个坐标点的速度矢量构成的场。速度场不仅描述速度矢量的空间 分布，还可描述这种分布随时间的变化。 定常流动：流动参数不随时间变化的流动。反之，流体参数随时间变化的流动称为不定长流动。迹线：流体质点运动的轨迹。在流场中对某一质点作标记，将其在不同时刻的所在位置点连成线 就是该流体质点的迹线。 流线：流线是指示某一时刻流场中各点速度矢量方向的假象曲线。 流面：经过一条非流线的曲线上各点的所有流线构成的面。 对于定常流场，流线也是迹线。 脉线：脉线是相继通过某固定点的流体质点连城的线。
流体线：在流场中某时刻标记的一串首尾相连接的流体质点的连线，称为该时刻的流体线。由于这一串流体质点由同一时刻的标记，每一个质点到达下一时刻的流体线位置时间相同，因此又称 为时间线。 流管：在流场中由通过任意非流线的封闭曲线上每一点流线所围成的管状面称为流管。 流束：流管内的流体称为流束。 总流：工程上还将管道和管道壁所围成的流体看做无数微元流束的总和，称为总流。 恒定流：以时间为标准，若各空间点上的流动参数（速度、压强、密度等）皆不随时间变化，这 样的流动是恒定流，反之为非恒定流。 均匀流：若质点的迁移加速度为零，即流动是均匀流，反之为非均匀流。 内流：被限制在固体避免之间的粘性流动称为内流。 （质 空蚀的两种破坏形式： 1.当空泡离壁面较近时，空泡在溃灭是形成的一股微射流连续打击壁面，造成直接损伤； 2.空泡溃灭形成冲击波的同时冲击壁面，无数空泡溃灭造成连续冲击将引起壁面材料的疲劳破 坏； 边界层：当Re》1时，粘性影响区域缩小到壁面区域狭窄的区域内称为边界层。 边界层特点：1.厚度很小；2.随着沿平板流的深入，边界层的厚度不断增长； 边界层分离：边界层分离又称流动分离，是指原来紧贴壁面流动的边界层脱离壁面的现象。 声速：声速是弹性介质中微弱扰动传播速度的总称。其传播速度金和仅和戒指的弹性和质量之比 有关。 激波：理论分析和实验都表明，当一个强烈的压缩扰动在超声速流场中传播是，在一定条件下降
热工基础及流体力学第 二章作业 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
热工基础及流体力学 第二章 解： 由题意可知 ⑴ 在初始平衡状态时，由力的平衡可得 11b p A p A M g =+ ① 重新达到平衡状态时，由力的平衡可得 22b p A p A M g =+ ② 由于假定活塞和汽缸壁间无摩擦，气体可以和外界充分换热，则可视为 可逆及定温过程。即满足 2211pv p v = ③ 由式①②③可求得 332 1.5110v cm =? 所以 215.1h cm = 则活塞上升的距离h ?为 21 5.1 h h h cm ?=-= ⑵ 在整个热力过程中，气体的膨胀功 12 ln p w RT p = ④ 在整个过程中重物的位能 所以整个过程中气体的换热量 43.5610p Q w E J =-=? 解： 由题意可知 工质在汽轮中所做的功等于工质焓的减少 又因蒸汽的流量为380t /c h = 故 所产生的功率 744.1104.110s W kW P w c ?==?或（计算时要特别注意单位，尤其是功率单位：功率定义式：P=W/t （１瓦＝１焦/秒）） 解： 由题意可知 在气体由状态1沿A 变化至状态2时 在气体由状态2沿B 返回状态1时，热力学能在数值上等于40KJ,方向与之相 反，则 80KJ Q U W =?+=- 放热过程 同理可得，在气体由状态1沿C 返回状态1时 90KJ Q U W =?+=- 放热过程 解： 由题意可知
⑴ 压缩过程中对每千克的空气所做的功量等于空气的内能增加量与同外界交换的热量的代数和，即 ⑵ 每生产1Kg 的压缩空气所产生的技术功为 ⑶ 由⑵的结果可得带动此压气机需要用的电动机的功率为 42.7410t W P wC ==? 其中C 为流量 2-9．利用孤立系统的熵增原理 0A B A B q q T T += A q 放出热量，B q 吸收热量 2-13 （1）1221130273.15110.61500273.15 c T T T T T η-+==-=-=+ （2）1211 net t q q q q ωη-== 1000.6161 c t q kj ωη==?= （3）2110.61c q q η=- =20.3910039q kj =?= （4）61 1.0160 w p kj s t === 2-16 后一种方法： 供暖系数'1 112 net Q Q Q Q εω==- 而2121Q Q T T =12211273.150.93293.15 en Q Q T Q Q T =?=?= 所以1210.07net Q Q Q ω=-= 其中： en T 为室内温度 2T 为室外冷空气温度 前一种方法： 所以'11 0.7510.70.07net net Q Q ωω==倍 前一种方法是后一种的倍 2-18
第二节交通流理论 一、机动车交通 机动车交通是城市道路交通的主体。国外城市中的机动车大多是小汽车，车种较为单一，在一定的路段上车速基本相同，交通流相对比较简单。我国城市的机动车车种复杂，车速、性能差异较大，交通流比国外城市要复杂得多。 1.机动车流速度、流量和密度关系 (1)基本关系式 如果车流中所有车辆均以相同的车速通过某一段路程，则有下列关系: 式中:K为交通密度(辆/公里)；Q为交通量 (辆/小时)；V为车速(公里/小时)。 公式也经常写作： (2)车速与密度的关系 Vf为自由车速，Kj为当车速为零时的阻塞密度。 由上式及图可知，当密度逐渐增大则车速逐渐减小，当达到阻塞密度Kj时，车速为零，交通停顿。 (3)交通量与密度的关系 Ko称为最佳密度。由图可知，在Ko之前，交通量随密度的增加而增加，而在Ko之后，交通量将随密度的增加而减少。 (4)交通量与车速的关系
Vo称为最佳车速。由图可知在Vo之前，交通量随车速的增加而增加，而在Vo之后，交通量将随车速的增加而减少。 综上所述，将Q-K, Q-V及V-K关系图作于同一平面上，如上图，全面分析可知: (1)当密度很小时，交通量亦小，而车速很高(接近自由车速)。 (2)随着密度逐渐增加，交通量亦逐渐增加，而车速逐渐降低。当车速降至Vo时，交通量达到最大此时的车速称为临界车速，密度Ko称为最佳密度。 (3)当密度继续增大(超过Ko)，交通开始拥挤，交通量和车速都降低。当密度达到最大(即阻塞密度凡)时，交通量与车速都降至为零，此时的交通状况为车辆首尾相接，堵塞于道路上。 (4)最大流量Qmax、临界车速Vo和最佳密度Ko是划分交通是否拥挤的特征值。当Q＞Qmax，K＞Ko，V＜Vo时交通属于拥挤；当Q≤Qmax，K≤Ko，V≥Vo时，交通属于畅通。 由上述三个参数间的量值关系可知，速度和容量 (密度)不可兼得。因此，为保证高等道路(快速路、主干路)的速度，应对其密度加以限制 (如限制出入口、封闭横向路口等)。
交通流理论是运用数学、物理学和力学的原理描述交通流特性的一门边缘学科，是研究交通流随时间和空间变化规律的模型和方法体系，其目的是为了阐述交通现象形成的原理。 目前，对交通流理论的定义不尽相同，但归纳各种定义的主要思想，可以给交通流理论这样一个定义：交通流理论是研究在一定环境下交通流随时间和空间变化规律的模型和方法体系。根据上述定义，交通流理论设计的范围非常广泛，其研究内容很难一言以蔽之。参考各种文献资料后，将交通流理论的研究内容分为以下12部分： （1）交通流特性 主要介绍交通流的几个参数的概念和基本公式及交通调查的几种常用方法和特点。重点研究交通流参数经常用到的两类统计分布，即：离散型分布和连续型分布。 （2）交通流模型 交通流模型主要指速度—流量，速度—密度，流量—密度模型。交通流模型能实现交通流变量之间的转换，即能实现控制变量与交通性能指标之间的转换，从而在交通管理中可用于控制某个变量以使交通性能达到最优的的目的。 （3）驾驶人交通特性 在此驾驶人交通特性主要是指驾驶人对交通流的影响。包括人—车—路系统中驾驶人的驾驶任务，驾驶人的离散交通特性及根据闭环控制原理，研究驾驶传递函数及其应用，驾驶人交通特性在交通流中的应用，驾驶人交通特特性在交通流中的作用，包括坡道加速公式，可叉车间隙和合流，停车视距和交叉口视距以及速度错觉，信息干扰，实时信息等内容。 (4）车辆跟驰理论 交通流车辆跟驰理论是应用动力学方法，将交通流处理为分散的粒子组成，从围观角度探究在无法超车的单一车道上车辆列队行驶时，后车跟随前车的行驶状态，并用数学模式表达而加以分析阐明的一种理论。 （5）排队理论及应用 （6）连续交通流模型 （7）宏观交通流模型 （8）交通影响模型 （9）无信号交叉口理论 （10）信号交叉口理论 （11）交通系统仿真 （12）交通流理论的应用 城市道路信号交叉口作为城市道路网络中通行能力和交通安全的瓶颈，在道路衔接中起着举足轻重的作用，其通行能力的大小很大程度上决定或制约着整个城市路网的通行能力，影响着城市交通网络的运输能力。平面交叉口处反复地分流、合流、交叉，使其交通状况尤其复杂。 日常的交通拥堵大部分都是由于交叉口的通行能力不足造成的，因此信号交叉口成为路网规划、建设、改造和交通治理的重点。提高交叉口的通行能力，减少交叉口延误是城市道路交通追求的目标，也是改善城市道路整体状况的最有效的方法。 我国大多数城市道路信号交叉口采用多相位信号控制，基于我国城市信号交
1． 从力学角度看，流体区别于固体的特点是：易变形性，可压缩性，粘滞性和表面张力。 2． 牛顿流体: 在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的流体。即τ=μ*du/dy 。 当n<1时，属假塑性体。当n=1时，流动属于牛顿型。当n>1时，属胀塑性体。 3． 流场: 流体运动所占据的空间。 流动分类 时间变化特性： 稳态与非稳态 空间变化特性： 一维，二维和三维 流体内部流动结构： 层流和湍流 流体的性质： 黏性流体流动和理想流体流动；可压缩和不可压缩 流体运动特征： 有旋和无旋； 引发流动的力学因素： 压差流动，重力流动，剪切流动 4. 描述流动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动，欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动 5. 迹线：流体质点的运动轨迹曲线 流线：任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上各流体质点的速度方向与该曲线的速 度方向一致 性质 a.除速度为零或无穷大的点以外，经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过，所有流线形成流线谱 c ．流线的形状和位置随时间而变化，稳态流动时不变 迹线和流线的区别：流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线； 迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹线。 稳态流动下，流线与迹线是重合的。 6. 流管：流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线，通过此曲线的所有流线构成的管状 曲面。 性质：①流管表面流体不能穿过。②流管形状和位置是否变化与流动状态有关。 7．涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。流体速度的旋度▽xV 为流场的涡量。 有旋流动：流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。无旋运动：流场中速度旋 度或涡量处处为零。 涡线是这样一条曲线，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方向一致。 8. 静止流体：对选定的坐标系无相对运动的流体。 不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f =0 9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2 ω)+c 10. 系统：就是确定不变的物质集合。特点 质量不变而边界形状不断变化 控制体：是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。其表面称为控制面。 特点 边界形状不变而内部质量可变 运输公式：系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。 含义：任一瞬时系统内物理量（如质量、动量和能量等）随时间的变化率等 于该瞬时其控制体内物理量的变化率与通过控制体表面的净通量之和。 11. 伯努力方程 g v g p z g v g p z 222 2222111αραρ++=++ 12. 常见边界条件：1、固壁—流体边界2、液体—液体边界3、液体—气体边界
工程流体力学考试大纲 1、课程基本要求 本课程具有广泛的工程应用背景，学习中应注意理论联系实际。通过本课程的学习，应理解和掌握课程的基本理论，能运用流体力学基本原理和方程对工程实际中的流动问题进行分析和计算。在学习中要处理好一般内容与重点内容的关系。主要掌握内容如下： （1）正确理解流体的一些基本概念及其物理意义； （2）掌握流体静力学的基本理论及其应用； （3）掌握流体运动学的基本概念和动力学的基本方程，并能熟练运用连续方程、能量方程、动量方程解决工程实际问题； （4）熟练掌握流场的速度势函数和流函数，并能运用其描述流场，了解平面势流的叠加； （5）掌握边界层的基本概念和曲面边界层分离原因，熟悉粘性流体绕过物体的流动； （6）掌握黏性流体总流伯努利方程的意义及适用条件，以及沿程损失和局部损失的计算和实验测量方法，并熟练运用伯努利方程和损失计算方法解决工程实际问题； （7）掌握气体一维流动的基本概念及基本方程及其在工程实际中的应用。 2、课程基本内容 第一章绪论 学习重点：连续介质概念、液体的主要物理性质。 学习难点：运用牛顿内摩擦定律进行粘性切应力的计算。 第二章流体静力学 学习重点：静压强特性、静力学基本方程、平面和曲面上的静水总压力。 学习难点：压强的表示方法、压力体。 第三章流体动力学基础 学习重点：流体运动基本概念和分类、连续性方程、伯努利方程、动量方程及其工程应用。 学习难点：动量方程的应用。 第四章不可压缩流体的有旋流动和二维无旋流动 学习重点：有旋和无旋流动，流函数、势函数，基本有势流动及其叠加。 学习难点：流体微团运动分解，螺旋流、偶极流、绕圆柱无环量流动的求解。 第六章黏性流体的一维定常流动 学习重点：黏性流体总流伯努利方程，层流、紊流状态与雷诺数之间的关系，沿程损失、局部损失的计算和实验，管道水力计算。 学习难点：黏性流体总流伯努利方程的工程应用，复杂管路的水力计算。