流体力学体验阻力-流动阻力与计算(1)：绕物动力及减阻概论

第一章绪论表面力：又称面积力，是毗邻流体或其它物体，作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。

它的大小与作用面积成比例。

剪力、拉力、压力质量力：是指作用于隔离体内每一流体质点上的力，它的大小与质量成正比。

重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于：1.流体本身的物理性质（内因）2.作用在流体上的力（外因）流体的主要物理性质：密度：是指单位体积流体的质量。

单位：kg/m3 。

重度：指单位体积流体的重量。

单位： N/m3 。

流体的密度、重度均随压力和温度而变化。

流体的流动性：流体具有易流动性，不能维持自身的形状，即流体的形状就是容器的形状。

静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力，仅能抵抗压力。

流体的粘滞性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切变形的能力。

流体的流动性是受粘滞性制约的，流体的粘滞性越强，易流动性就越差。

任何一种流体都具有粘滞性。

牛顿通过著名的平板实验，说明了流体的粘滞性，提出了牛顿内摩擦定律。

τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关，与接触面上的压力无关。

动力粘度μ：反映流体粘滞性大小的系数，单位：N•s/m2运动粘度ν：ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力，它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向，即垂直于作用面，并指向作用面。

2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关，即同一点上各方向的静压强大小均相等。

静力学基本方程: P=Po+pgh等压面：压强相等的空间点构成的面绝对压强：以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强：以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa（当地大气压）真空度：绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头：是单位重量液体具有的总势能基本问题：1、求流体内某点的压强值：p = p0 +γh；2、求压强差：p – p0 = γh ；3、求液位高：h = （p - p0）/γ平面上的净水总压力：潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P，大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。

流动阻力计算公式好的，以下是为您生成的文章：在我们生活的这个世界里，流动阻力可是个常常出现但又容易被忽视的家伙。

不管是家里的水管流水，还是汽车在马路上飞驰，都离不开它的影响。

先来说说什么是流动阻力吧。

简单来讲，它就像是一个“捣蛋鬼”，老是给流体的流动制造麻烦，让流体流动变得不那么顺畅。

比如说，水在水管里流动的时候，水管的内壁会对水产生阻碍作用，这就是流动阻力。

那怎么计算这个让人又爱又恨的流动阻力呢？这就得提到一些专业的公式啦。

常见的流动阻力计算公式有沿程阻力计算公式和局部阻力计算公式。

沿程阻力计算公式就像是一个“慢性子”，它考虑的是流体在一段较长的管道中流动时所受到的阻力。

比如说，水在长长的自来水管中流动，这时候沿程阻力就起作用了。

这个公式和管道的长度、直径、流体的流速、流体的性质等都有关系。

而局部阻力计算公式呢，则像一个“急性子”，它主要针对流体在管道中的一些局部地方，比如弯头、阀门、突然变径的地方所遇到的阻力。

就像我之前装修房子的时候，工人师傅在安装水管的时候，特别注意那些弯头和阀门的位置，因为这些地方容易产生较大的局部阻力。

记得有一次，我在旁边看着师傅安装，他一边安装一边跟我解释说，要是这些地方处理不好，以后用水的时候水流可能就会变小，甚至还可能出现漏水的情况。

那具体的公式是咋样的呢？沿程阻力计算公式通常是：$h_f =λ\frac{l}{d} \frac{v^2}{2g}$ ，这里面的λ是沿程阻力系数，l 是管道长度，d 是管道直径，v 是流体流速，g 是重力加速度。

而局部阻力计算公式则有很多种形式，具体要根据不同的局部构件来选择。

在实际应用中，计算流动阻力可不是一件简单的事儿。

比如说，在工业生产中，要设计一个管道系统来输送液体或者气体，就得准确计算流动阻力，不然可能会导致系统效率低下，甚至无法正常工作。

我有个朋友在一家化工厂工作，他们厂里有一次要改造一个输送化学原料的管道系统。

工程师们在计算流动阻力的时候可费了不少劲，反复测量、计算，还做了实验，最终才确定了最优的管道设计方案。

流体力学阻力计算公式嘿，咱今天来聊聊流体力学阻力计算公式这事儿。

先来说说啥是流体力学阻力。

你想想，当一个物体在流体（像水、空气这些）中移动的时候，是不是会感觉到有一股力量在阻碍它前进？这股阻碍的力量就是流体力学阻力啦。

那流体力学阻力计算公式到底是啥呢？常见的有这么几种，比如斯托克斯公式。

这个公式在处理小颗粒在黏性流体中缓慢运动时就很有用。

咱来具体看看这个公式是怎么回事。

斯托克斯公式表示为：$F = 6\pi\eta rv$ 。

这里的$F$ 就是阻力，$\eta$ 是流体的黏度，$r$ 是颗粒的半径，$v$ 是颗粒的速度。

举个例子哈，就说咱们在水里游泳。

当你慢慢游的时候，水对你的阻力相对就小一些。

可要是你使劲扑腾，游得飞快，那阻力就一下子变大了。

这就跟速度$v$ 有关系。

再比如说，一个小沙子在水里移动，因为沙子颗粒小，所以阻力也和大石子在水里的阻力不一样，这就是半径 $r$ 的影响。

还有一种情况，比如飞机在空气中飞行。

飞机的外形设计就对阻力有很大影响。

如果飞机的外形很光滑，流线型很好，那空气阻力就会小一些。

要是外形设计得不好，有很多突出的部分，那阻力可就大了去了。

我记得有一次，我去参加一个科学展览。

那里有一个关于流体力学的展示台，展示了不同形状的物体在风道中受到的阻力。

有一个圆圆的球，还有一个奇形怪状、棱角分明的物体。

当风从风道吹过去的时候，那个圆球受到的阻力明显比那个形状奇怪的物体小很多。

工作人员就给我们解释，这就是因为物体的形状不同，导致与流体的接触面积和流动方式不一样，从而阻力大小也不同。

在实际生活中，流体力学阻力计算公式的应用那可太广泛了。

比如说汽车的设计，工程师们就得考虑怎么让汽车的外形减少空气阻力，这样不仅能让车跑得更快，还能节省燃料。

还有管道里液体的流动，得计算阻力来确定需要多大的压力才能让液体顺利通过。

总之，流体力学阻力计算公式虽然看起来有点复杂，但它在我们的生活中可是发挥着大作用呢。

阻力和流体力学阻力是指物体在流体中运动时受到的阻碍力量。

它是由流体对物体的摩擦力和压力差引起的。

流体力学研究了阻力的产生和作用，以及物体在流体中的运动规律。

本文将探讨阻力的定义、计算方法和影响因素，以及流体力学在实际应用中的重要性。

一、阻力的定义和计算阻力是指物体在流体中运动时所受到的力量，是流体对物体的摩擦力和压力差的综合效果。

它与物体的形状、流体的性质以及运动速度等因素相关。

在流体力学中，常用的计算公式有：1. 线性运动的阻力公式：阻力力量= 1/2 * ρ * A * Cd * V^2其中，ρ是流体的密度，A是物体在运动方向上的横截面积，Cd是物体的阻力系数，V是物体的速度。

2. 绕流体中心旋转的阻力公式：阻力力量= 1/2 * ρ * A * Cl * V^2其中，Cl是物体的升力系数，其大小与物体的形状有关。

二、阻力的影响因素阻力的大小与多个因素密切相关。

以下是影响阻力大小的三个主要因素：1. 物体的形状：物体的形状对阻力的大小有显著影响。

较大的横截面积会增加阻力，而较小的横截面积则会降低阻力。

2. 流体的性质：流体的密度和黏度也对阻力起到重要作用。

密度越大、黏度越高的流体会产生较大的阻力。

3. 运动速度：物体的运动速度越大，所受到的阻力也会相应增加。

当速度达到一定值时，阻力会成为物体运动的主要限制因素。

三、流体力学在实际应用中的重要性流体力学在工程和科学研究中具有广泛的应用。

下面介绍一些流体力学在实际应用中的重要性：1. 空气动力学与飞行器设计：流体力学为飞行器的设计和性能优化提供了重要的理论基础。

通过分析空气流场的阻力和升力分布，可以改进飞行器的气动外形，提高其性能和燃油效率。

2. 汽车工程：在汽车工程中，流体力学被广泛用于改善汽车的外形设计和空气动力学性能。

优化车身外形可以减小气流阻力，提高汽车的行驶稳定性和燃油经济性。

3. 水力工程与船舶设计：流体力学在水力工程和船舶设计中发挥着重要作用。

1-4流体在圆管内流动阻力的计算流体在圆管内流动时的阻力流体在圆管内流动时的阻力本章的难点，包括阻力计算的通式及层流和湍流的摩擦阻力系数的计算。

化学工程基础一、概述：1、阻力产生的原因(1)流体具有粘性，产生粘性阻力；(2)形体阻力：流体流经不规则障碍物，边界层分离，因涡流产生能量损失。

2、阻力分类：直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。

总阻力=直管阻力+局部阻力化学工程基础一、概述：3、阻力的表示法：(1)h :单位质量流体产生的阻力损失(J/kg).f(2) H f :单位重量流体产生的阻力损失(J/N=m).(3) p f :单位体积流体产生的阻力损失(J/m3=Pa). 注意：压力损失p f 是流体流动能量损失的一种表示形式，与两截面间的压力差p ( p1 p2 )意义不同，只有当管路为水平、管径不变且无外功加入时，二者才相等。

化学工程基础二、阻力的计算：1、圆形直管内阻力计算公式：如图所示，对1-1′和2-2′截面间流体进行受力分析：2 p p 推动力：1 2 d4 方向与流动方向相同阻力：F A dl 方向与流动方向相反2 d ( p p ) 定态流动，受力平衡1 2 4dldu dy4l p f p p1 p2 d 化学工程基础du ? dy二、阻力的计算：4l l u 2 8 p f p d d 2 u 2令8 2 u所以l u 2 p f h f d 2上式为流体在直管内流动阻力的通式，称为范宁公式。

式中λ为无因次系数，称为摩擦系数或摩擦因数，与流体流动的Re及管壁状况有关。

三种形式：l u2 hf d 2l u 2 p f d 2l u2 Hf d 2g化学工程基础二、阻力的计算：2、管壁粗糙度对λ的影响：光滑管: 玻璃管、黄铜管、塑料管粗糙管: 钢管、铸铁管1)粗糙度(绝对粗糙度)ε:壁面凸出部分的平均高度。