流体力学之气体的一元流动
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一、名词解释1.流体:是液体和气体的总称(可以承受一定压力,几乎不能承受拉力)。
2.绝对压强:以绝对真空为零点起算的压强。
3.流线:表示某一瞬时流体各质点运动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。
(对欧拉法的描绘)4.迹线:某一质点在某一时段内的运动轨迹。
(对拉格朗日法的描绘)5.自由出流:容器中的液体自孔口出流到大气中,称为孔口自由出流6.淹没出流:容器中的液体经孔口流入另一个充满液体的空间,称为孔口淹没出流7.质量力:质量力是作用在流体的每个质点上的力。
8.等压面:同种,静止,连续的液体的水平面为等压面。
9.恒定流:各空间点上的运动要素(速度、压强、密度等)皆不随时间变化的流动10.非恒定流:各空间点上的运动要素(速度、压强、密度等) 存在一个或一个以上随时间变化的流动11.压缩性:流体受压,体积缩小,密度增大的性质12.热胀性:流体受热,体积膨胀,密度减小的性质13.粘滞性:流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质,此内摩擦力称为流体的粘滞力.(流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质。
温度是影响粘度的主要因素。
当温度升高时,液体的粘度减小,气体的粘度增加。
)14.理想流体:没有粘性的流体。
15.过流断面:流束上与流线正交的横断面称为过流断面。
16.相对粗糙度:是专指管壁粗糙凸起高度(绝对粗糙度)Δ与管内径d的比值17.密度:单位体积流体所具有的质量。
18.有旋流动:流场中流体微团的旋转角速度不完全为零19.牛顿流体:符合牛顿内摩擦定律的流体20.非牛顿流体:不符合牛顿内摩擦定律的流体21.临界雷诺数:转变点处的雷诺数。
22.层流:液体质点在流动时互不掺混而分层有序的流动23.紊流:流速增大,流层逐渐不稳定,质点互相掺混,流体质点运动轨迹极不规则的流动24.有势流动:流场中流体微团旋转角速度为零25.粘(滞)性:流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质,此内摩擦力称为流体的粘滞力.(流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质。
流体⼒学教案第11章⽓体的⼀维⾼速流动第⼗⼀章⽓体的⼀维⾼速流动前⾯各章研究了不可压缩流体的运动,即认为流体在流动中其密度不变。
所得到的不可压缩流体的运动规律,不仅适⽤于液体的运动,也适⽤于流速不⾼的⽓体运动。
当然,严格说任何流体都是可压缩的。
不过,在我们通常所研究的流体运动中,液体的密度变化⾮常⼩,往往可以忽略不计;⽽⽓体在低速运动时,其密度变化也不⼤,若忽略其变化,把密度作为常数来处理,可使问题⼤为简化,⽽⼜不致引起⼤的误差。
例如,通常在常温下空⽓流速低于70m/s时,其密度变化不⾼于2%,以⽪托管测量⽓体流速为例,忽略密度变化所引起的误差不超过1%。
当流速增⾼时,⽓体的密度变化就会增⼤,若再按不可压缩流体处理,所引起的误差就会增⼤。
所以,对于⽓体的⾼速流动,必须考虑其密度的变化,按可压缩流体处理。
故研究⽓体的⾼速流动,通常称为可压缩流体动⼒学,⼜叫⽓体动⼒学。
§11-1声速和马赫数⼀、流体的可压缩性与微弱扰动的传播在可压缩性介质中,压强扰动以波的形式传播,其传播速度的⼤⼩与介质的压缩性有关。
例如,声⾳即为⼀微弱的压强性不同,可压缩性⼩的传播速度⾼,可压缩性⼤的传播速度低。
由此可见,声速值反映了流体可压缩性的⼤⼩。
图11-1 微弱扰动的传播下⾯说明微弱扰动波的传播过程。
如图11-1所⽰,管中充满可压缩流体,左端装有⼀活塞,原处于静⽌状态。
当活塞突然以速度d V向右运动时,活塞附近的流体⾸先被压缩,其压强产⽣⼀微⼩增量d p,密度也有⼀微⼩增量d ;同时,这⼀层流体质点也以速度d V 向前运动。
这⼀层被压缩了的流体随之⼜压缩其前⽅邻近的⼀层流体,使其也产⽣⼀个微⼩增量d p 、d ρ和d V 。
这样⼀层⼀层向前传播,形成了⼀个已受扰动和未受扰动区域的分界⾯,这个分界⾯以速度a 向前运动。
在扰动分界⾯尚未到达的区域,即未受扰动区,⽓体质点的速度为V =0,其压强、密度和温度分别为p 、ρ和T ;在扰动分界⾯之后,即已受扰动的区域,⽓体的各物理参数分别为d V 、p p d +、ρρd +和T T d +。
工程流体力学多媒体课件第七章 非牛顿流体运动规律 与应用石油与化学工程系 孟士杰引例大家知道,空气和水是我们生活中最为常见的流体。
然而同属于流体的空气和水它们在运动时有何差异?具 体而言,气体的运动与液体相比有何不同?其遵循的规 律是什么?搞清这些问题有助于解决天然气在生产、加 工、储存与输送过程中所遇到的各种实际问题。
对气体而言,具有明显的可压缩性,即气体在流动 时密度为变量。
也就是说,气体运动是在考虑压缩性的 条件下,研究气体流动的基本规律以及气流与物体之间 相互作用的问题。
正是由于气体本身具有这些性质,从 而使气体流动的规律与流体力学给出的不可压缩流动的 理论存在明显的差异。
主要内容第八章 气体动力学基础与应用§8-1一元稳定流动基本方程 §8-2滞止参数、声速、马赫数 §8-3气体流动的计算§8-1一元稳定流动基本方程主要内容动量 气体状态 能量方程 连续性 方程式 方程式 方程§8-1一元稳定流动基本方程一元稳定流动:是指垂直 于流动方向的各截面上, 流动参数(如速度、压力 、密度和温度等)都均匀 一致且不随时间变化的流 动,也就是说流动参数只 是一个空间坐标的函数。
气体在实际管道中的流动,由 于气体与固体壁面间的摩擦和 传热作用,气体的诸流动参数 在每个截面上都是不均匀的, 不是真正的一元流动。
但在工 程上,对于缓变流问题,可假 定用各截面物理参数的平均值 来代替各截面的参数,近似地 当作一元流动问题来处理。
一、气体状态方程式理想 气体状态方程 微分方程dp d dT p = RT p T式中: 上式表明理想气体在任一平衡 R——气体常数,J/(kg· K)。
对空气 状态时,压力、密度、温度三者之 R=287.06J/(kg· K); 间的变化关系。
若已知其中任意两 p——压力,Pa; 个参数,便可求得第三个参数。
流体力学基础第一节空气在管道中流动的基本规律一、流体力学基础第一节空气在管道中流动的基本规律第一章流体力学基础第一节空气在管道中流动的基本规律工程流体力学以流体为对象,主要研究流体机械运动的规律,并把这些规律应用到有关实际工程中去。
涉及流体的工程技术很多,如水力电力,船舶航运,流体输送,粮食通风除尘与气力输送等,这些部门不仅流体种类各异,而且外界条件也有差异。
通风除尘与气力输送属于流体输送,它是以空气作为工作介质,通过空气的流动将粉尘或粒状物料输送到指定地点。
由于通风除尘与气力输送是借助空气的运动来实现的,因此,掌握必要的工程流体力学基本知识,是我们研究通风除尘与气力输送原理和设计、计算通风除尘与气力输送系统的基础。
本章中心内容是叙述工程流体力学基本知识,主要是空气的物理性质及运动规律。
一、流体及其空气的物理性质(一) 流体通风除尘与气力输送涉及的流体主要是空气。
流体是液体和气体的统称,由液体分子和气体分子组成,分子之间有一定距离。
但在流体力学中,一般不考虑流体的微观结构而把它看成是连续的。
这是因为流体力学主要研究流体的宏观运动规律它把流体分成许多许多的分子集团,称每个分子集团为质点,而质点在流体的内部一个紧靠一个,它们之间没有间隙,成为连续体。
实际上质点包含着大量分子,例如在体积为10-15厘米的水滴中包含着3×107个水分子,在体积为1毫米3的空气中有2.7×1016个各种气体的分子。
质点的宏观运动被看作是全部分子运动的平均效果,忽略单个分子的个别性,按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。
然而,也不是在所有情况下都可以把流体看成是连续的。
高空中空气分子间的平均距离达几十厘米,这时空气就不能再看成是连续体了。
而我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体均可视为连续体。
所谓连续性的假设,首先意味着流体在宏观上质点是连续的,其次还意味着质点的运动过程也是连续的。
有了这个假设就可以用连续函数来进行流体及运动的研究,并使问题大为简化。
流体力学名词解释简答判断计算1.没有粘性的流体是实际流体。
错2.在静止、同种、不连续流体中,水平面就是等压面。
如果不同时满足这三个条件,水平面就不是等压面。
错3.水箱中的水经变径管流出,若水箱水位保持不变,当阀门开度一定时,水流是非恒定流动。
错4.紊流运动愈强烈,雷诺数愈大,层流边层就愈厚。
错5.Q1=Q2是恒定流可压缩流体总流连续性方程。
错6.水泵的扬程就是指它的提水高度。
错7.流线是光滑的曲线,不能是折线,流线之间可以相交。
错8.一变直径管段,A断面直径是B 断面直径的2倍,则B断面的流速是A 断面流速的4倍。
对9.弯管曲率半径Rc与管径d之比愈大,则弯管的局部损失系数愈大。
错10.随流动雷诺数增大,管流壁面粘性底层的厚度也愈大。
错1.相似现象可以不是同类物理现象。
(×)2.虹吸管中的水能爬到任意高度。
(×)3.气体粘度通常随温度升高而升高。
(∨)4.管内流动入口段与充分发展段流动特征有着较大差别。
(∨)5.理想流体粘度可以不为零。
(∨)6.流体做圆周运动不一定是有旋的。
(∨)7.超音速气体流动流速随断面的加大而减小。
(×)8.欧拉准数体现压力与重力之比。
()9.雷诺数体现惯性力与粘性力之比。
(∨)10.简单并联管路总流量等于各支路流量之和。
(∨)11.理想流体的伯努利方程体现的是能量守恒。
(∨)12.非稳定流动指流动随时间变化。
(∨)13.当气体流速很高时,气体流动一般按不可压缩处理。
(×)14.非圆管道层流阻力计算时按当量直径计算误差较大。
(∨)15.粘性流体的流动一定是有旋流动。
(×)16.突扩改渐扩可以减少阻力损失。
(∨)17.温差射流将由于流体密度和环境的差异发生射流弯曲。
(∨)18.射流由于沿程不断卷吸导致质量流量增加。
(∨)11.流体力学中三个主要力学模型是(1)连续介质模型(2)不可压缩流体力学模型(3)无粘性流体力学模型。
(3分)12.均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。