当前位置：文档之家 › 流体力学基本知识

流体力学基本知识

  • 格式：pps
  • 大小：433.50 KB
  • 文档页数：38

第一章流体力学基本知识

物质的三种形态：固体、液体和气体

流体力学-----研究流体平衡和运动的力学规律及其应用的科学。第一节流体的主要物理性质一. 流体的密度和容重1 . 密度：对于均质流体，单位体积的质量。

kg/m3

2 . 容重：对于均质流体，单位体积的重量。

N/m3VM

VG3.密度与容重的关系

4.密度和容重与压力、温度的关系

压力升高流体的密度和容重增加；

温度升高流体的密度和容重减小。gVgMVG二.流体的粘滞性1. 流体粘滞性的概念

流体在粘滞力的作用下，具有的抵抗流体

相对运动的能力。2.粘滞性的表示形式

动力粘滞系数μ kg/m·s

运动粘滞系数ν m2/s3.粘滞性与温度、压力的关系

粘滞性受温度影响大，受压力影响小。

液体的粘滞性随温度的升高而降低。

气体的粘滞性随温度的升高而增加。

三.流体的压缩性和热胀性1.流体的压缩性

2.流体的热胀性3.液体的压缩性与热胀性

4.气体的压缩性与热胀性

理想气体状态方程：

5.可压缩气体与不可压缩气体

6.连续介质TRP第二节流体静压强及其分布规律

一.流体的静压强及其特征

Ⅰ

ⅡP

a1.流体静压强的概念

Pplim0( N/m2 )

p称为a点的静压强2.静压强的单位

从压强的定义出发: 力/面积国际单位: N/m2 (以符号Pa表示)工程单位: kgf/m2或kgf/cm2

用大气压的倍数表示:国际单位: 标准大气压1标准大气压=101325Pa=1.01325bar(巴)工程单位: 工程大气压( at )1工程大气压(at) =1kgf/cm2用液柱高度表示:

mH2O mmH2O mmHg

1标准大气压=10.33mH2O=10332.3

mmH2O=760 mmHg=101325Pa

1工程大气压=10mH2O=10000mmH2O

=735.6 mmHg=98070Pa3.流体静压强的特征

(1)流体静压强p 的方向必定沿着作用面的

内法线方向;

(2)任意点的流体静压强只有一个值，它不因

作用面的方位改变而改变。二.流体静压强的分布规律1.静水压强基本方程式00pP

hG

ApPGP0

php0

hpp0

-------又称静水力学基本方程式

ap

apaph

水池壁相对压强分布图2.绝对压强与相对压强p

pa

0

0绝对压强ABA点绝对压强pAA点相对压强p大气压强(98kN/m2)

B点绝对压强pBB点真空度pk3.流体静压强的测量

(1)液柱测压计(测压管)

(2)金属压力表、真空表第三节流体运动的基本知识

一、流体运动的基本概念（一）压力流与无压流1.压力流：流体在压差作用下流动时，流体整个周围和固体壁相接触，没有自由表面，如供热管道。

供热管道2.无压流：液体在重力作用下流动时，液体的部分周界与固体壁相接触，部分周界与气体相接触，形成自由表面，如天然河流等。

天然河流（二）恒定流与非恒定流1.恒定流：流体运动时，流体中任一位置的压强、流速等运动要素不随时间变化的流动。2.非恒定流：流体运动时，流体中任一位置的运动要素如压强、流速等随时间变化的流动。注意：自然界中都是非恒定流，工程中取为恒定流。（三）流线与迹线1.流线：同一时刻连续流体质点的流动方向线。2.迹线：同一质点在连续时间内的流动轨迹线。（四）均匀流与非均匀流1.均匀流：流体运动时，流线是平行直线的流动。2.非均匀流：流体运动时，流线不是平行直线的流动。（1）渐变流：流体运动中流线接近于平行线的流动。（2）急变流：流体运动中流线不能视为平行线的流动。（五）元流、总流、过流断面、流量与断面平均流速1.元流：流体运动时，在流体中取一微小面积dw，并在dw面积上各点引出流线并形成的一股流束。2.总流：流体运动时，无数总流的总和。3.过流断面：流体运动时，与元流或总流全部流线正交的横断面。以dw或w示之，单位：m2或cm2。注意：均匀流的过流断面为平面；非均匀流的过流断面一般为曲面，其中渐变流的过流断面可视为平面。4.流量

（1）体积流量：流体运动时，单位时间内通过过流断面的流体体积。以Q表示，单位：m3/s，L/s。

（2）重量流量：流体运动时，单位时间内通过过流断面的流体流量。以Q表示，单位：N/s。

（3）质量流量：流体运动时，单位时间内通过过流断面的流体质量。以Q表示，单位：kg/s。5.断面平均流速断面上各点流速的平均值，以v 表示。

u

v

udvQ



Qud

v二、恒定流的连续性方程式

1

12

212

1v2v

1Q2Q21QQ

2211vv三、恒定总流能量方程式

1

12

2Z1Z2

v1v2p2hw1-2

21222222111122hgvpzgvpz

------实际液体恒定总流能量方程式（伯努里方程式）p1上式中：1-1，2-2过流断面单位重量液体位能，也称位置水头

1-1，2-2过流断面单位重量液体压能，也称压强水头

1-1，2-2过流断面单位重量液体动能，也称速度水头

单位重量液体通过流段1-2的平均能量损失，也称水头损失21,zz

21,pp

gvgv2,2222211

21h对于不可压缩气体，液体能量方程式同样可以适用，并可简化为：

--------实际气体总流的能量方程式2122221122hgvpgvp第四节流动阻力和水头损失

一、流动阻力和水头损失的两种形式

（一）沿程流动阻力和沿程水头损失

沿程阻力------流体在长管中流动，所受的摩擦阻力。

沿程水头损失------为了克服沿程阻力而消耗的单位

重量流体的机械能量，以hf表示。（二）局部阻力和局部水头损失

局部阻力------流体的边界在局部地区发生急剧变

化时，迫使主流脱离边壁而形成漩涡，流体质点间产

生剧烈的碰撞，所形成的阻力。

局部水头损失------为了克服局部阻力而消耗的单

位重量流体的机械能量，以hj表示。

整个管道的总水头损失为：jfhhh21二、流动的两种型态------层流和紊流1.层流：流体成层成束地流动，各流层间并无质点的掺混现象。2.紊流：流体的流速较大，质点或液团相互掺混的流体型态。3.流体流动型态的判别

雷诺数-------层流雷诺数-------紊流注意：建筑设备工程中，绝大多数的流体运动都处于紊流型态。2000dvRe2000dvRe三、沿程水头损失

采用半经验公式：

为沿程阻力系数，它是反映边界粗糙情况和流态对水头损失影响的一个系数。

的确定方法：

层流：

紊流：gvdlhf22

Re64

dfRe,实际工程中，根据具体情况采用不同的经验公式或查图表（莫迪图）。四、局部水头损失

计算公式为：

式中：-----局部阻力系数，根据管配件、附件不同，由实验测出，可查阅有关手册。

五、总水头损失gvhj22

gvgvdlhhhjfw2222

合集下载

工程流体力学知识点总结

工程流体力学知识点总结

- 1 - 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 - 2 - 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。

流体力学知识重点全

流体力学知识重点全

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.

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.

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.

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.

牛顿流体：动力粘度为常数的流体称为牛顿流体. 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：

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.

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；

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.

流体入门知识点总结图解

流体入门知识点总结图解

流体入门知识点总结图解

一、流体的基本概念

1. 流体概念

流体是一种物质的状态，是指在外力作用下能够流动的物质，包括液体和气体。流体具有流动性、变形性和粘性。

2. 流体性质

密度：流体的质量与单位体积的比值。

比重：流体的密度与水的密度的比值。

粘度：流体的内部阻力，决定了流体的黏稠度。

3. 流体静力学基本假设

（1）流体是连续的。

（2）流体是不可压缩的。

（3）流体是静止的或者静止状态的流体。

二、流体静力学

1. 压力

（1）压力的定义：单位面积上的力。

（2）压强：单位面积上的压力。

（3）流体的压力：液体或气体内各点的压力都相等，且在不同深度的液体中，压力与深度成正比。

2. 压力的传递

液体传压：液体内各点的压力是平行的，且在各点的压力相等。

气体传压：气体内各点的压力也是平行的，但是气体的密度非常的小，所以气体的传压效应并不显著。

3. 浮力

物体在液体中浸没时，液体对物体产生的向上的浮力。浮力的大小与物体的体积成正比。

三、流体动力学 1. 流体的动力学特性

流体力学包括了流体的流动、旋转、涡动和湍流等特性。

2. 流体流动的分类

（1）按流动程度分类：层流流动和湍流流动。

（2）按流动速度分类：亚临界流动、临界流动和超临界流动。

（3）按流动方向分类：一维流动、二维流动和三维流动。

3. 流速和流量

流速：单位时间内流体通过单位横截面积的速度。

流量：单位时间内流体通过横截面的体积。

四、基本流体方程

1. 连续性方程

连续性方程描述了流体的流动过程中质量的守恒，表现为质量流量的守恒。

\[A_1 v_1 = A_2 v_2\]

2. 动量方程

动量方程描述了流体在流动过程中的动量守恒。动量方程可以用来计算流体在流动中所受的压力和阻力。

\[F = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}}\]

3. 质能方程

质能方程描述了流体在流动过程中的能量守恒。质能方程可以用来计算流体内能和外力对流体的功率变化。

(完整版)流体力学知识点总结汇总

(完整版)流体力学知识点总结汇总

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

. T

为A点的剪应力 Pl A

应力的单位是帕斯卡(pa)， 1pa=1N/ m2，表面力具有传递性。

(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

重力、惯性力、uv生力、离心力)

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)： 3

4°时的水 1000 kg / m3

(2)粘性 FB

m 单位为 应力 _P 作用于A上的平均压应力

周围流体作用

的表面力

切向应力

法向应力 PA P liPH 为A点压应力，即A点的压强

切向应力

(常见的质量力:

20 C时的空气 1.2kg /m3 作用于A上的平均剪应力

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 f 门 气体 T f 卩匸

无黏性流体

无粘性流体，是指无粘性即口 =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。

dV /V 1 dV

dP V dP

由于液体受压体积减小，dP与dV异号，加负号，以使K为正值；其值愈大，愈容易压缩。 K的单位是“ 1/Pa”。（平方米每牛）