流体概念及性质
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1流体: 工程上将只能抵抗压力而在一定的切应力作用下会产生连续不断变形(即流动)的物质统称为流体。流体包括:气体和液体
2理想流体:假定没有粘性或忽略粘性的不可压缩的流体
3牛顿流体:遵循牛顿粘性定律的流体.
4迹线:在一段连续时间内,运动中的某一流体质点在空间运动的轨迹连线。迹线的特点:对于每一个质点都有一个运动轨迹,所以迹线是一族曲线,而且迹线只随质点不同而异,与时间无关。
5流管:在流场内取任一非流线且不相交的封闭曲线l,通过l上每一点连续地作流线,则流线族构成一个封闭的管状表面,称流管。流体不能穿出或穿入流管。从一端流入,另一端流出。
6流束:流管内部的流体
7有效截面:流管中处处与流线相互垂直的截面
8迹线在一段连续时间内,运动中的某一流体质点在空间运动的轨迹连线。
迹线的特点:对于每一个质点都有一个运动轨迹,所以迹线是一族曲线,而且迹线只随质点不同而异,与时间无关。
9单位时间通过流管某一截面的流体体积或质量称为体积流量Qv (m3/s)或质量流量Qm (kg/s).
10动量的对流传输:流场中流线上的流体沿运动方向由某一空间进入另一空间,把动量由流场的某一空间带入另一空间。
粘性动量传输:通过粘性力,流动较快的流体带动侧边流动得较慢的流体,使流体动量由流速较大的流层向流速较小的流层传输。
11动量通量:单位时间内通过单位面积所传输的动量。
12动量率:单位时间内通过某面积传输的动量。
动量率=动量通量×传输面的面积
13边界层 :贴近壁面很薄的流层内,速度梯度很大dux/dy很大,粘性影响不能忽略
边界层以外:速度梯度dux/dy≈0,粘性影响可以忽略。
14边界层厚度δ :由壁面沿法线方向到速度ux=0.99Uo处的距离. δ=δ(x)。 15第一类边界条件,也称狄利赫莱(Dirichlet)条件,该条件是给出物体边界上各点的温度值,即式中 w(x, y, z)为边界上的点。
16第二类边界条件,也称纽曼(Neumann)条件,该条件是给出物体边界上各点温度沿边界法向的导数。
流体运动知识点总结
流体运动是流体力学中的一个重要分支,研究流体在不同条件下的运动规律。在日常生活和工程实践中,我们经常会遇到各种流体运动现象,比如水流、空气流动等。深入了解流体运动的知识,对于理解自然界的规律,提高工程设计和应用水平都具有重要意义。下面我们将对流体运动的相关知识点进行总结。
一、流体的基本性质
1. 流体的定义:流体是指具有形状可变性的物质,包括液体和气体。
2. 流体的基本性质:流体具有密度、压力、黏性和流体的动力学粘性等基本性质。
3. 流体的状态方程:描述流体状态的方程,比如理想气体状态方程pV=nRT等。
二、流体的运动描述
1. 流体的描述方法:欧拉描述和拉格朗日描述。
2. 流体的速度场:描述流体中各点的速度情况,通常用速度矢量场来表示。
三、流体的运动方程
1. 流体的连续性方程:描述流体质点的数量守恒原理。
2. 流体的动量方程:描述流体中各点的运动规律。
3. 流体的能量方程:描述流体在运动过程中能量转换的规律。
四、粘性流体运动理论
1. 纳维-斯托克斯方程:描述不可压缩粘性流体运动的基本方程。
2. 边界层理论:描述在流体运动中流体与固体边界的交互作用。
五、流体运动的数学描述
1. 流体的势流:满足无旋无源条件的流体流动。
2. 流体流动的控制方程:包括连续性方程、动量方程和能量方程等。
六、常见的流体运动现象和应用
1. 层流和湍流:描述流体运动中不同的流动特性。
2. 球体在流体中的运动:包括绕流、绕流和绕流现象的运动规律。 综上所述,流体运动是一个复杂的物理现象,涉及到流体的基本性质、运动描述、运动方程、数学描述等多个方面。理解流体运动的知识,对于提高工程水平,改善生活环境都具有重要意义。希望通过本文的介绍,读者能对流体运动有一个更深入的了解。
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。
工程流体力学概念
1.连续介质模型:在流体力学的研究中,将实际的分子组成的结构用流体微元代替。流体微元是由足够数量的分子组成,连续充满它所占据的空间,这就是连续介质模型。
2.表面力:作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力。
3.应力:单位面积上的表面力。
4.质量力:处于某种力场中的流体,所有质点均受到与质量成正比的力。
5.流体的相对密度:某均质流体的质量与4℃同体积的纯水的质量比称为该流体的相对密度。 ρρdw
6.体胀系数α:当压强不变而流体温度变化1K时,其体积的相对变化率。ΔTΔVVα1
7.压缩率k:当流体温度不变,所受压强改变时,其体积的相对变化率。ΔPΔVVk1
8.体积模量K:压缩率的倒数。ΔVPVkK1
9.粘性:当流体在外力作用下,流体微元间出现相对运动时,随之产生阻碍流体层相对运动的内摩擦力,流体产生内摩擦力的这种性质称为粘性。
10.动力粘度:单位速度梯度时内摩擦切应力的大小。dhdvτμ
11.运动粘度:动力粘度与流体密度的比值。ρμυ
12.恩氏粘度:被测液体与水粘度的比值。
13.牛顿内摩擦定律:流体内摩擦力(切力)的大小与流体的速度梯度和接触面积大小成正比,并与流体的粘性有关。 dhdvμAFf 切应力:dhdvμτ
14.理想流体:一种假想的没有粘性的流体。
15.牛顿流体:在流体力学研究中,凡切应力与速度梯度呈线性关系,即服从牛顿内摩擦定理的流体,称为牛顿流体。
16.表面张力σ:引起液体自由表面欲成球形的收缩趋势的力。
17.静压强:当流体处于绝对静止或相对静止时,流体中的压强为流体静压强。
18.有势质量力:质量力所做的功只与起点和终点的位置有关,这样的力称为有势质量力。
19.力的势函数:某函数对相应坐标的偏导数,等于单位质量力在相应坐标轴上的投影,该函数称为力的势函数。
20.等压面:在充满平衡流体的空间,连续压强相等的各点所组成的面称为等压面。