第七章工程流体力学20141218
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工学工程流体力学流体力学是研究流体运动规律和性质的学科,是工学中的重要分支之一。
在工程领域中,流体力学的应用十分广泛,涉及到许多重要的工程问题,如水力学、空气动力学、热力学等。
本教案将以工学工程流体力学为主题,分为三个小节进行论述。
第一小节:流体力学基础在本小节中,我们将介绍流体力学的基本概念和基础知识。
首先,我们将讨论流体的性质和分类,包括流体的密度、粘度、压力等。
接着,我们将介绍流体的运动描述,包括流体的速度场、压力场和密度场。
然后,我们将引入流体力学的基本方程,包括连续性方程、动量方程和能量方程。
最后,我们将讨论流体静力学和动力学的基本原理,包括流体的静力学平衡和动力学平衡。
第二小节:流体流动在本小节中,我们将深入研究流体的流动现象及其相关理论。
首先,我们将介绍流体的流动类型,包括层流和湍流。
接着,我们将讨论流体流动的基本方程,包括连续性方程、动量方程和能量方程的具体形式。
然后,我们将讨论流体流动的控制方程,包括伯努利方程和雷诺方程。
最后,我们将介绍一些常见的流体流动现象,如边界层、湍流、旋转流动等,并讨论其在工程中的应用。
第三小节:流体力学应用在本小节中,我们将探讨流体力学在工程中的应用。
首先,我们将介绍水力学的基本原理和应用,包括水流力学、水力机械和水利工程等。
接着,我们将讨论空气动力学的基本原理和应用,包括空气流动、飞行器气动力学和风力发电等。
然后,我们将介绍热力学的基本原理和应用,包括热传导、热对流和热辐射等。
最后,我们将讨论流体力学在其他工程领域中的应用,如化学工程、环境工程和生物医学工程等。
通过以上三个小节的学习,学生们将对工学工程流体力学有一个全面的了解。
他们将掌握流体力学的基本概念和基础知识,了解流体的性质和分类,理解流体的运动描述和基本方程,熟悉流体流动的类型和控制方程,掌握流体力学在工程中的应用。
通过理论学习和实践操作,学生们将培养出解决工程问题的能力和创新思维,为将来的工程实践打下坚实的基础。
流体是由大量不断地作无规则热运动的分子所组成。
流体的连续介质模型:流体是由其本身质点毫无空隙地聚集在一起、完全充满所占空间的一种连续介质。
粘性:流体在运动状态下抵抗剪切变形能力的性质,称为粘滞性或粘性。
它是运动流体产生机械能损失的根源。
压缩性:当作用在流体上的压强增大时,流体的宏观体积将会减小,这种性质称为流体的压缩性。
表面张力:是液体自由表面在分子作用半径范围内,由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。
当液体某处的压强低于汽化压强时,在该处发生汽化,形成空化现象。
在工程流体力学中所称的流体,一般指易流动的、具有粘性的、不易压缩的、均质的连续介质。
作用于流体隔离表面上、其大小与作用面成比例的力称为表面力。
与作用面正交的应力称为压应力或压强,与作用面平行的应力称为切应力。
流体静力学是研究流体处于平衡时的力学规律及其在实际工程中的应用平衡流体质点之间的相互作用是通过压应力(流体静压强)形式呈现出来。
流体静压强有两个特性:流体静压强的方向沿作用面的内法线方向;平衡流体中任一点的静压强大小与其作用面的方位无关。
水静力学基本方程两特性:在静止液体中,压强随淹没深度按现行规律增加,且任一点的压强P恒等于液面压强P0和该点的淹没深度H与液体重度Y的乘积之和;静止液体的等压面与水平面(等高面)。
恒定流:流场中各空间点上的一切运动要素都不随时间变化,这种流动称为恒定流,否则为非恒定流。
流线:同一时刻与许多质点的流速矢量相切的空间曲线迹线:同一质点在一个时段内运动的轨迹线。
过流断面:是与元流或总流所有流线正交的横断面。
均匀流:流场中同一流线上各质点的流速矢量沿程不变,否则为非均匀流。
渐变流:指各流线接近于平行直线的流动,否则为急变流渐变流过流断面有两个性质:渐变流过流断面近似为平面;恒定渐变流过流断面上流体动压强近似地按静压强分布,即同一过流断面上Z+P/R≈常数恒定总流伯努利方程的应用条件:流体是不可压缩的,流动是恒定的;质量力只有重力;过流断面取在渐变流区段上,但两过流断面之间可以是急变流;两过流断面间除了水头损失外,总流没有能量的输入和输出。
工程流体力学知识点总结一、工程流体力学的内容1.流体力学的基本概念工程流体力学是一门重要的工程学科,它是研究运动的流体分布特性、流动过程的动力学特征、流体受力的控制机理以及提供理论支持的工程应用理论。
它综合了物理学、数学、材料学和力学等知识,它包括流体动力学、传热传质、流体力学和流体机械等方面的研究内容。
2.流体动力学流体动力学是流体运动的力学理论,它研究的是流体中的物理量,如流速、压力、密度等的变化和流体运动的规律。
它是流体物理学的基本内容,是工程流体力学的基础理论。
它的研究内容主要包括流体的静力学、流体的流变力学、流体的流动特性、流体的热力学性质、流体的动力学和流体的流动特性等。
3.传热传质传热传质是研究流体在传热和传质的过程中热量和物质的传递机理的一门学科。
它包括流体的热传导、热对流和热辐射、物质的传质、物质输运等方面的内容。
4.流体力学流体力学是一门综合学科,是研究流体的能量、动量和位置变化的动力学特性及其应用的学科。
流体力学研究的内容包括流体的流量和压力、流体的质量和动量、流体的流速、流体的流动特性等。
它主要研究的是流体受力的特性和运动特性,是工程流体力学中最重要的学科之一。
5.流体机械的理论流体机械是研究利用流体动力驱动转子的机械装置的科学,包括机械装置的流体的传动特性、涡轮机械和泵的流量控制、流体中的变频调速以及比热容与流场等。
它是工程流体力学中的重要内容,也是工程设计的重要基础。
二、工程流体力学的应用工程流体力学的基本理论可以应用于各种工程中,如机械制造、空气动力学、海洋技术、热能技术、新能源技术、能源储存和节能技术、化工反应技术等。
它在社会经济建设中发挥着重要作用,可以为社会生产提供良好的环境保护技术手段,也可以为工程设计和技术开发提供依据。