流体力学复习知识讲解
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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=09. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2ω)+c10. 系统:就是确定不变的物质集合。
第一章 绪论单位质量力:mF f B m =密度值:3mkg1000=水ρ,3mkg13600=水银ρ,3m kg29.1=空气ρ牛顿内摩擦定律:剪切力:dy du μτ=, 内摩擦力:dy du A T μ= 动力粘度:ρυμ= 完全气体状态方程:RTP =ρ压缩系数:dpd 1dp dV 1ρρκ=-=V (Nm 2) 膨胀系数:TT V V Vd d 1d d 1ρρα-==(1/C ︒或1/K)第二章 流体静力学+流体平衡微分方程:01;01;01=∂∂-=∂∂-=∂∂-zpz y p Y x p X ρρρ 液体平衡全微分方程:)(zdz ydy xdx dp ++=ρ液体静力学基本方程:C =++=gpz gh p p 0ρρ或 绝对压强、相对压强与真空度:a abs P P P +=;v a abs P P P P -=-= 压强单位换算:水银柱水柱m m 73610/9800012===m m N at2/1013251m N atm =注:hgPP →→ρ ; P N at →→2m /98000乘以 2/98000m N P a =平面上的静水总压力:(1)图算法Sb P = 作用点e h y D+=1)()2(32121h h h h L e ++=32Le y D==(2)解析法A gh A p P c c ρ== 作用点Ay I y yC xc C D+= 矩形123bL I xc= 圆形644d I xc π=曲面上的静水总压力:x c x c x A gh A p P ρ==;gVP z ρ= 总压力zx P P P += 与水平面的夹角xz P P arctan=θ 潜体和浮体的总压力:0=x P 排浮gV F P z ρ==第三章 流体动力学基础质点加速度的表达式⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=z u u y u u x u u t u a z u u y u u x u u t u a zu u y u u x u u t u a z z zy z x z z y z yy y x y y x zx y x x x xAQV Q Q Q Q Q G A====⎰断面平均流速重量流量质量流量体积流量g udAm ρρ流体的运动微分方程:tzt y t x d du z p z d du y p Y d du x p X =∂∂-=∂∂-=∂∂-ρρρ1;1;1不可压缩流体的连续性微分方程 :0zu y u x u z y x =∂∂+∂∂+∂∂恒定元流的连续性方程:dQ A A ==2211d u d u 恒定总流的连续性方程:Q A A ==2211νν无粘性流体元流伯努利方程:g2ug p z g 2u g p z 22222111++=++ρρ 粘性流体元流伯努利方程:w 22222111'h g2ug p z g 2u g p z +++=++ρρ恒定总流的伯努利方程:w2222221111h g2g p z g 2g p z +++=++ναρναρ气流伯努利方程:w 22212211P 2)()(2++=--++ρνρρρνP z z g P a 有能量输入或输出的伯努力方程w 2222221111h g2g p z g 2g p z +++=±++ναρναρm H 总流的动量方程:()∑-=1122Q F νβνβρ 投影式⎪⎩⎪⎨⎧-=-=-=∑∑∑)()()(112211221122z z zy y y x x x v v Q F v V Q F v v Q F ββρββρββρ动能修正系数α:11.105.1A v dAu 33=-==⎰ααα,一般,较均匀流动A动量修正系数β:105.102.1Av dAu 22=-==⎰βββ,一般,较均匀流动A水力坡度dldh dl dH J w=-= 测压管水头线坡度dldh dl dH J wp =-=第四章 流动阻力和水头损失圆管沿程水头损失:gv d l hf22λ=⎪⎭⎫ ⎝⎛==2g 8Re 64C λλ;紊流层流 局部水头损失:gv hj22ξ=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧==-=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=-==-==0.15.015.0v v g 2v v h 1g 2v h 1g 2v h 12221j 2122222j 2211211j出入;管道出口注:管道入口)(用细管流速(突缩管—其余管用断面平均流速—弯管)()(,)(,突然扩大管ζζζζζζζA A A A A A 雷诺数:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧======575R e e 2300d e d e c cR R c c υνυνυνυνR R R R R ,非圆管,圆管 流态判别⎪⎩⎪⎨⎧=><,流动为临界流为紊流,为层流,cc c Re Re 流动Re e 流动Re e R R谢才公式:RJC V = 谢才系数:λgC8=; 曼宁公式:611R nC =均匀流动方程式:lh gRgRJ f 0ρρτ== 圆管过流断面上剪应力分布:00ττr r =圆管层流:(1)流速分布式)r (r 4g u220-=μρJ (2)最大流速20max r 4g u μρJ =(3)断面平均流速:2u v max = (4)Re 64=λ紊流剪应力包括:粘性剪应力和附加剪应力,即21τττ+=,dyu d x1μτ=,yx 2u u ''-=ρτ 紊流流速分布一般表达式:C +=Iny k1u*ν非圆管当量直径:)4Re ;2(42υυλR v vd g v d l h R d e e f e ==== 绕流阻力: A U C D D 220ρ=第五章 孔口、管嘴出流和有压管流薄壁小孔口恒定出流:2gH v ϕ=2gH A Q μ=97.0=ϕ 62.0==ϕεμ AA c=ε-0H 作用水头,自由出流gv H H 2200α+=,若00≈v ,HH =0;淹没出流gv gv H H H 22222211210αα-+-=,若021≈≈v v ,HH H H =-=210孔口变水头出流:)(2221H H gA Ft -=μ,若02=H ,放空时间max1222Q V gA H Ft ==μ圆柱形外管嘴恒定出流:2gH v n ϕ=;2gH A Q n μ=;82.0==n n μϕ;μμ32.1=n ;075.0H gP v =ρ简单管道:5228,d g a a alQ h H f πλ=-==比阻,(62/m s )串联管道:ii ni i i ni i i i ni fi l a S Q S Q l a h H i ====∑∑∑===阻抗,12121并联管道:233322222111321,Q l a Q l a Q l a h h h f f f ==== 注:串联、并联管道有时需结合节点流量方程求解。
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。
流体力学知识点大全流体力学是研究流体运动规律的一门学科,涉及流体的力学性质、流体力学方程、流体的温度、压力、速度分布等等。
以下是流体力学的一些主要知识点:1.流体的性质和分类:流体包括液体和气体两种状态,液体具有固定体积,气体具有可压缩性。
液体和气体都具有易于流动的特点。
2.流体力学基本方程:流体力学基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体质量的守恒,动量守恒方程描述了流体动量的守恒,能量守恒方程描述了流体能量的守恒。
3.流体的运动描述:流体的运动可以通过速度场描述,速度场是空间中每一点上的速度矢量的函数。
速度矢量的大小和方向决定了流体中每一点的速度和运动方向。
4. 流体静力学:流体静力学研究的是处于静止状态的流体,通过压力分布可以确定流体的力学性质。
压力是流体作用在单位面积上的力,根据Pascal定律,压力在流体中均匀传播。
5.流体动力学:流体动力学研究的是流体的运动,通过速度场和压力分布可以确定流体的速度和运动方向。
流体动力学包括流体的运动方程、速度场描述和流动量的计算等。
6.流体的定常流和非定常流:流体的定常流指的是流体的运动状态随时间不变,速度场和压力分布在任意时刻均保持不变。
而非定常流则是指流体的运动状态随时间变化,速度场和压力分布在不同的时刻会有所改变。
7.流体的层流和湍流:流体的层流是指在流体中存在着明确的层次结构,流体颗粒沿着规则的路径流动。
而湍流则是指流体中存在着随机不规则的流动,流体颗粒方向和速度难以预测。
8.流体的黏性:流体的黏性是指流体内部存在摩擦力,影响流体的流动性质。
流体的黏度越大,流体粘性越大,流动越缓慢。
黏性对于流体的层流和湍流特性有重要影响。
9.流体的雷诺数:雷诺数是用于描述流体运动是否属于层流还是湍流的参数。
当雷诺数小于临界值时,流体运动属于层流;当雷诺数大于临界值时,流体运动为湍流。
10.流体的边界层:边界层是指在流体靠近固体表面的地方,速度和压力的变化比较大的区域。
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ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAF A ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力,即A 点的压强 ATA ∆∆=→∆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 Ff m =2m s 3/1000mkg =ρ3/2.1mkg =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。
《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。
流体力学知识点总结一、流体的物理性质流体区别于固体的主要特征是其具有流动性,即流体在静止时不能承受切向应力。
流体的物理性质包括密度、重度、比容、压缩性和膨胀性等。
密度是指单位体积流体所具有的质量,用符号ρ表示,单位为kg/m³。
重度则是单位体积流体所受的重力,用γ表示,单位为 N/m³,且γ =ρg(g 为重力加速度)。
比容是密度的倒数,它表示单位质量流体所占有的体积。
流体的压缩性是指在温度不变的情况下,流体的体积随压强的变化而变化的性质。
通常用体积压缩系数β来表示,其定义为单位压强变化所引起的体积相对变化率。
对于液体来说,其压缩性很小,在大多数情况下可以忽略不计;而气体的压缩性则较为明显。
膨胀性是指在压强不变的情况下,流体的体积随温度的变化而变化的性质。
用体积膨胀系数α来表示,它是单位温度变化所引起的体积相对变化率。
二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的力学规律。
静止流体中任一点的压强具有以下特性:1、静止流体中任一点的压强大小与作用面的方向无关,只与该点在流体中的位置有关。
2、静止流体中压强的大小沿垂直方向连续变化,即从液面到液体内部,压强逐渐增大。
流体静力学基本方程为 p = p₀+γh,其中 p 为某点的压强,p₀为液面压强,h 为该点在液面下的深度。
作用在平面上的静水总压力可以通过压力图法或解析法来计算。
对于矩形平面,采用压力图法较为简便;对于不规则平面,则通常使用解析法。
三、流体动力学流体动力学研究流体的运动规律。
连续性方程是流体动力学的基本方程之一,它基于质量守恒定律。
对于不可压缩流体,在定常流动中,通过流管各截面的质量流量相等。
伯努利方程则是基于能量守恒定律得出的,它表明在理想流体的定常流动中,单位体积流体的动能、势能和压力能之和保持不变。
其表达式为:p/ρ + 1/2 v²+ gh =常数其中 p 为压强,ρ 为流体密度,v 为流速,g 为重力加速度,h 为高度。
流体力学水力学知识点总结一、流体力学基础知识1. 流体的定义:流体是一种具有流动性的物质,包括液体和气体。
流体的特点是没有固定的形状,能够顺应容器的形状而流动。
2. 流体的性质:流体具有压力、密度、粘性、浮力等基本性质。
这些性质对于流体的流动行为具有重要的影响。
3. 流体静力学:研究流体静止状态下的力学性质,包括压力分布、压力力和浮力等。
流体静力学奠定了流体力学的基础。
4. 流体动力学:研究流体在外力作用下的运动规律,包括速度场、流线、流量、动压、涡量等。
流体动力学研究的是流体的流动行为及其相关问题。
5. 流动方程:流体力学的基本方程包括连续方程、动量方程和能量方程。
这些方程描述了流体的运动规律,是解决流体力学问题的基础。
6. 流体模型:流体力学的研究对象是真实流体,但通常会采用模型来简化问题。
常见的模型包括理想流体模型、不可压缩流体模型等。
二、水力学基础知识1. 水的性质:水是一种重要的流体介质,具有密度大、粘性小、表面张力大等特点。
这些性质对于水力学问题具有重要影响。
2. 水流运动规律:水力学研究水的流动规律,包括静水压力分布、流速分布、流线形状等。
3. 基本水力学定律:包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
这些定律是解决水力学问题的基础。
4. 水流的计算方法:水力学中常用的计算方法包括流速计算、水头损失计算、管道流量计算等,这些方法是解决水力学工程问题的重要手段。
5. 水力学工程应用:水力学在工程中具有广泛的应用,包括水利工程、水电站设计、城市供水排水系统等方面。
6. 液体静力学:水力学中涉及了静水压力、浮力、气压等液体静力学问题。
这些问题对水力工程设计和建设具有重要影响。
三、近年来的流体力学与水力学研究进展1. 流固耦合问题:近年来,液固耦合问题成为流体力学与水力学领域的重点研究方向。
在这个方向上的研究主要涉及流固耦合现象的模拟、流固耦合系统的动力学特性等方面。
2. 多相流动问题:多相流动是指不同相的流体在空间和时间上相互混合流动的现象。
流体力学总结+复习第一章 绪论一、流体力学与专业的关系流体力学——是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。
主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
研究对象:研究得最多的流体是液体和气体。
根底知识:牛顿运动定律、质量守恒定律、动量〔矩〕定律等物理学和高等数学的根底知识。
后续课程:船舶静力学、船舶阻力、船舶推进、船舶操纵等都是以它为根底的。
二、连续介质模型连续介质:质点连续地充满所占空间的流体。
流体质点(或称流体微团) :忽略尺寸效应但包含无数分子的流体最小单元。
连续介质模型:流体由流体质点组成,流体质点连续的、无间隙的分布于整个流场中。
三、流体性质密度:单位体积流体的质量。
以表示,单位:kg/m 3。
0limA V m dmV dVρ∆→∆==∆ 重度:单位体积流体的重量。
以 γ 表示,单位:N/m 3。
0lim A V G dGV dVγ∆→∆==∆ 密度和重度之间的关系为:g γρ=流体的粘性:流体在运动的状态下,产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。
,其中μ为粘性系数,单位:N ·s /m 2=Pa ·sm 2/s 粘性产生的原因:是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。
牛顿流体:内摩擦力按粘性定律变化的流体。
非牛顿流体:内摩擦力不按粘性定律变化的流体。
四、作用于流体上的力质量力〔体积力〕:其大小与流体质量〔或体积〕成正比的力,称为质量力。
例如重000lim,lim,limy xzm m m F F F Y Z mm m→→→=== 外表力:五、流体静压特性特性一:静止流体的压力沿作用面的内法线方向特性二:静止流体中任意一点的压力大小与作用面的方向无关,只是该点的坐标函数。
六、压力的表示方法和单位绝对压力p abs :以绝对真空为基准计算的压力。
相对压力p :以大气压p a 为基准计算计的压力,其值即为绝对压力超过当地大气压的数值。
流体力学基础知识汇总流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。
流体力学是物理学领域中的一个重要分支,广泛应用于工程学、地球科学、生物学等领域。
本文将从流体力学的基础知识出发,概述流体力学的相关内容。
一、流体静力学流体静力学研究的是静止的流体以及受力平衡的流体。
静止的流体不受外力作用时,其内部各点的压力相等。
根据帕斯卡定律,压强在静止的流体中均匀分布。
流体静力学的重要概念包括压强、压力、密度等。
压强是单位面积上受到的力的大小,而压力是单位面积上受到的力的大小和方向。
密度是单位体积内质量的多少,与流体的压力和温度有关。
二、流体动力学流体动力学研究的是流体在受力作用下的运动规律。
流体动力学的重要概念包括流速、流量、雷诺数等。
流速是单位时间内流体通过某一截面的体积。
流速与流量之间存在着直接的关系,流量等于流速乘以截面积。
雷诺数是描述流体流动状态的无量纲参数,用于判断流体流动的稳定性和不稳定性。
三、伯努利定律伯努利定律是流体力学中的一个重要定律,描述了流体在沿流线方向上的压力、速度和高度之间的关系。
根据伯努利定律,当流体在流动过程中速度增加时,压力会降低;当流体在流动过程中速度减小时,压力会增加。
伯努利定律在飞行、航海、液压等领域有着重要的应用。
四、黏性流体黏性流体是指在流动过程中会发生内部层滑动的流体。
黏性流体的流动过程受到黏性力的影响,黏性力会导致流体的内部发生剪切变形。
黏性流体的流动规律可以通过纳维-斯托克斯方程来描述。
黏性流体在润滑、液体运输、地质勘探等领域有着广泛的应用。
五、边界层边界层是指在流体与固体表面接触的区域,流体的速度在边界层内逐渐从0增加到与远离表面的流体速度相等。
边界层的存在会导致流体的阻力增加。
研究边界层的特性可以帮助理解流体与固体的相互作用,对于设计高效的流体系统具有重要意义。
流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。
流体力学的基础知识包括流体静力学、流体动力学、伯努利定律、黏性流体和边界层等内容。
流体力学(机械类)第1次作业
一、单项选择题(只有一个选项正确,共5道小题)
1. 在研究流体运动时,按照是否考虑流体的粘性,可将流体分为
(A) 牛顿流体及非牛顿流体
(B) 可压缩流体与不可压缩流体
(C) 均质流体与非均质流体
(D) 理想流体与实际流体
正确答案:D
解答参考:
2. 相对压强是指该点的绝对压强与的差值
(A) 标准大气压
(B) 当地大气压
(C) 工程大气压
(D) 真空压强
正确答案:B
解答参考:
3. 粘性流体总水头线沿程的变化是
(A) 沿程下降
(B) 沿程上升
(C) 保持水平
(D) 前三种情况都有可能
正确答案:A
解答参考:
4. 雷诺数Re反映了( )的对比关系
(A) 粘滞力与重力
(B) 重力与惯性力
(C) 惯性力与粘滞力
(D) 粘滞力与动水压力
正确答案:C
解答参考:
5. 圆管均匀层流过流断面上切应力分布为
(A) 抛物线分布,管壁处为零,管轴处最大
(B) 直线分布,管壁处最大,管轴处为零
(C) 均匀分布
(D) 对数分布
正确答案:B
解答参考:
四、主观题(共5道小题)
6.
参考答案:7.
参考答案:
8.有一贮水装置如图所示,贮水池足够大,当阀门关闭时,压强计读数为2.8个大气压强。
而当将阀门全开,水从管中流出时,压强计读数是0.6个大气压强,试求当水管直径
参考答案:
9.
参考答案:
10.水平管路路直径由 d1=10cm ,突然扩大到 d2=15cm ,水的流量。
(1)试求突然扩大的局部水头损失;
(2)试求突然扩大前后的压强水头之差。
参考答案:
流体力学(机械类)第2次作业
一、单项选择题(只有一个选项正确,共5道小题)
1. 不可压缩气体总流能量方程
(A) 1 和2断面上的绝对压强
(B) 1 断面上的绝对压强及2动能上的相对压强
(C) 1 和2 断面上的相对压强
(D) 1 断面上的相对压强及2断面上的绝对压强
正确答案:C
解答参考:
2. 动量方程式中流速和作用力
(A) 流速有方向,作用力没有方向
(B) 流速没有方向,作用力有方向
(C) 都没有方向
(D) 都有方向
正确答案:D
解答参考:
3. 管道中紊流运动,过流断面流速分布符合
(A) 均匀分布
(B) 直线变化规律
(C) 抛物线规律
(D) 对数曲线规律
正确答案:D
解答参考:
4. 在紊流粗糙管中
(A) 层流底层覆盖粗糙高度
(B) 沿程阻力系数只取决于雷诺数
(C) 沿程水头损失与流速的平方成正比
(D) 阻力系数与相对粗糙无关
正确答案:C
解答参考:
5. 水力半径是()
(A) 湿周除以过水断面积
(B) 过水断面积除以湿周的平方
(C) 过水断面积的平方根
(D) 过流断面积除以湿周
正确答案:D
解答参考:
四、主观题(共16道小题)
6.在流体力学当中,三个主要的力学模型是指哪三个?
参考答案:
答:(1)连续介质;(2)无粘性流体;(3)不可压缩流体。
7.
参考答案:
8.
参考答案:
9.
参考答案:
10.
在距离为δ的两平行壁面之间充满动力粘度为μ的液体,在液体中有一边长为L的薄板以速度V沿薄板所在平面内运动。
假定沿铅直方向的速度分布是直线规律:
(1) 当薄板距下侧壁面距离为h时,求薄板运动时的液体阻力?
(2) 若h可变,求h为多大时,薄板运动阻力最小?最小阻力为多少?
参考答案:
11.
圆弧形闸门长 b=5m ,圆心角,半径 R=4m ,如图所示。
若弧形闸门的转轴与水面齐平,求作用在弧形闸门上的总压力及其作用点的位置。
参考答案:
12.
参考答案:
13.如图所示的U形压差计测量弯管的局部水头损失系数ζ。
已知管径
参考答案:
14.今要以长 L=80m ,内径 d=50mm 的水平光滑管道输油,若输油流量要
参考答案:
15.
参考答案:
16.试述流体静压强的两个重要特性。
参考答案:
流体静压力的方向沿作用面的内法线方向;静止流体中任一点的流体静压强大小与其作用面在空间的方位无关。
17.何谓流线?试写出流线的微分方程式。
参考答案:
流场中某一瞬时流体质点的速度方向线;
18.粘性流体在圆管中作层流流动时,其速度分布与切应力分布有何规律?
参考答案:
答(简):速度分布为抛物线分布,切应力分布为线性分布。
19.紊流分成哪三个区,沿程阻力系数各有什么特点?
参考答案:
20.一个圆柱体沿管道内壁下滑,圆柱体直径
参考答案:
21.如图,一弧形闸门宽 2m ,圆心角
参考答案:
流体力学(机械类)第3次作业
三、主观题(共14道小题)
1.一股由喷管流出的自由射流,沿水平方向冲入固定导流片水平入口,如图所示。
水流截面积
参考答案:
2.水平管路直径由 d1=10cm,突然扩大到d2=15cm,水的流量
(1)试求突然扩大的局部水头损失;
(2)试求突然扩大前后的压强水头之差。
参考答案:
3.两水库的水面高差 H=25m,用管1和管2串联接通,不计局部损失,求流量。
如果将管3与管2并联,如图,这时各管流量各为多少?已知各管长度和管径分别为
参考答案:
4.如图,水箱上有两个完全相同的孔口, H1=6m,H2=2m,试求密封容器上的计示压强 p 。
参考答案:
5.流体静力学的基本方程式的几何意义是什么?
参考答案:
第一项为压强水头、第二项为位置水头,两项相加为侧压管水头;同种、连续、静止的均质流体中各点的侧压管水头为常数。
6.
在均匀流过流断面上,压强分布有何规律?
参考答案:
答(简):过流断面上压强服从静止压强分布规律,亦即同一过流断面上各点的测压管水头相等7.
粘性流体的流动可以分为哪两种流动状态?为什么雷诺数可以用来判断流态?
参考答案:
答(简):层流和紊流;雷诺数反映的是惯性力与粘性力作用的比值。
8.尼古拉兹实验曲线图中,可以分为哪五个区域?在五个区域中,λ与哪些因素有关?
参考答案:
9.有两个同心圆筒,长
参考答案:
10.如图,矩形闸门宽度 B=3m,上缘 A处设有固定铰轴,已知
参考答案:
11.大管直径 d1=5m,小管直径 d2=2m,已知大管中过流断面上的速度分布为
式中r表示点所在半径。
试求管中流量及小管中的平均速度。
参考答案:
12.如图所示,水以 V=10m/s 的速度从内径为 50mm 的喷管中喷出,喷管的一端则用螺栓固定在内径为100mm水管的法兰上。
如不计损失,试求作用在连接螺栓上的拉力。
参考答案:
13.采用如图所示的装置测定 900 弯头的局部阻力系数
参考答案:
14.如图所示的具有并联、串联管路的虹吸管,已知
参考答案:
流体力学(机械类)第4次作业
三、主观题(共12道小题)
1.流体静压强的方向必然是沿着。
参考答案:作用面的内法线方向
2.均匀流过流断面上压强分布服从于
参考答案:水静力学规律
3.流线不能相交(驻点处除外),也不能是折线,因
为,流线只能是一条光滑的
参考答案:
流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量:
曲线或直线
4.圆管层流的沿程阻力系数仅与有关,且成反比,而和无关
参考答案:雷诺数,管壁粗糙
5.液体质点的运动是极不规则的,各部分流体,这种流动状态称为。
参考答案:
相互剧烈掺混
紊流
6.
参考答案:
7.
参考答案:8.
参考答案:9.
参考答案:10.
参考答案:11.
12.
流体力学(机械类)第5次作业
三、主观题(共11道小题)
1.流体受压,体积缩小,密度的性质,称为流体的;流体受热,体积膨胀,密度的性质,称为流体的。
参考答案:
流体受压,体积缩小,密度增大的性质,称为流体的压缩性;流体受热,体积膨胀,密度减少的性质,称为流体的热胀性。
2.液体静压强分布规律只适用于。
参考答案:静止、同种、连续液体
3.气体自所形成的流动,称为气体淹没射流。
参考答案:气体自孔口、管路或条缝向外喷射所形成的流动,称为气体淹没射流。
4.、和之和称为总压
参考答案:静压、动压和位压之和称为总压
5.速度的、或发生变化而引起的能量损失,称为局部损失。
参考答案:速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失,称为局部损失。
6.
论述尼古拉兹实验的结论和意义。
7.
参考答案:
8.
参考答案:
9.
参考答案:10.
参考答案:11.
参考答案:。