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流体力学重点概念总结(可直接打印版)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)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。
注意:只要平面面积与形心深度不变:1.面积上的总压力就与平面倾角θ无关;2.压心的位置与受压面倾角θ无直接关系,是通过yc表现的;3.压心总是在形心之下,在受压面位置为水平放置时,压心与形心重合。
作用在曲面壁上的总压力—水平分力作用于曲面上的静水总压力P的水平分力Px等于作用于该曲面的在铅直投影面上的的投影(矩形平面)上的静水总压力,方向水平指向受力面,作用线通过面积Az的压强分布图体积的形心。
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。
流体力学概念总结1.连续介质模型:在流体力学的研究中,将实际由分子组成的结构用流体微元代替。
流体微元有足够数量的分子,连续充满它所占据的空间,这就是连续介质模型。
2.质量力:处于某种力场中的流体,所有质点均受有与质量成正比的力,这个力称为质量力。
3.表面力:指作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力。
4.流体的相对密度:某均质流体的质量与4℃同体积纯水的质量的比称为该流体的相对密度。
5.体胀系数:当压强不变而流体温度变化1K时,其体积的相对变化率,以α表示。
6.压缩率:当流体保持温度不变,所受压强改变时,其体积的相对变化率。
7.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间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。
8.动力粘度:单位速度梯度时内摩擦力的大小μ=τ∕(dv∕dh)9.运动粘度:动力粘度和流体密度的比值。
υ=μ/ρ10.恩氏粘度:被测液体与水粘度的比较值。
11.理想流体:一种假想的没有粘性的流体。
12.牛顿流体:在流体力学的研究中,凡切应力与速度梯度成线性关系,即服从牛顿内摩擦定律的流体,称为牛顿流体。
13.表面张力:引起液体自由表面欲成球形的收缩趋势的力称为表面张力。
14.静压强:当流体处于绝对静止或相对静止状态时,流体中的压强称为流体静压强。
15.有势质量力:质量力所做的功只与起点和终点的位置有关,这样的质量力称为有势质量力。
16.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。
17.等压面:在充满平衡流体的空间,连接压强相等的各点所组成的面称等压面。
18.压力体:由所研究的曲面,通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由表面(或其延伸面)所围成的封闭体积叫做压力体。
19.实压力体:当所讨论的流体作用面为压力体的内表面时,称该压力体为实压力体。
20.虚压力体:当所讨论的流体作用面为压力体的外表面时,称该压力体为虚压力体。
流体力学知识点总结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。
ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力pA周围流体作用的表面力切向应力作用于A上的平均压应力作用于A上的平均剪应力应力为A点压应力,即A点的压强法向应力为A点的剪应力切向应力应力的单位是帕斯卡(pa),1pa=1N/㎡,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。
(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huu+duUzydyx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。
(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。
流体力学绪论一、流体力学的研究对象流体力学是以流体(包括液体和气体)为对象,研究其平衡和运动基本规律的科学。
主要研究流体在平衡和运动时的压力分布、速度分布、与固体之间的相互作用以及流动过程中的能量损失等。
二、国际单位与工程单位的换算关系第一章流体及其物理性质(主要是概念题,也有计算题的出现)一、流体的概念流体是在任意微小的剪切力作用下能发生连续的剪切变形的物质,流动性是流体的主要特征,流体可分为液体和气体二、连续介质假说流体是由空间上连续分布的流体质点构成的,质点是组成宏观流体的最小基元三、连续介质假说的意义四、常温常压下几种流体的密度水-----998 水银-----13550 空气-----1.205 单位3/ kg m五、压缩性和膨胀性流体根据压缩性可分为可压缩流体和不可压缩流体,不可压缩流体的密度为常数,当气体的速度小于70m/s、且压力和温度变化不大时,也可近似地将气体当做不可压缩流体处理。
六、流体的粘性流体的粘性就是阻止发生剪切变形的一种特性,而内摩擦力则是粘性的动力表现,粘性的大小用粘度来度量,粘度又分为动力粘度μ和运动粘度ν,它们的关系是μνρ=七、牛顿内摩擦定律八、温度对流体粘性的影响温度升高时,液体的粘性降低,气体的粘性增加。
这是因为液体的粘性主要是液体分子之间的内聚力引起的,温度升高时,内聚力减弱,故粘性降低;而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动,温度越高,热运动越强烈,所以粘性就越大流体静力学一、流体上力的分类作用于流体上的力按作用方式可分为表面力和质量力两类。
清楚哪些力是表面力,哪些力是质量力二、流体静压力及其特性(重点掌握)当流体处于静止或相对静止时,流体单位面积的表面力称为流体静压强。
特性一:静止流体的应力只有法向分量(流体质点之间没有相对运动不存在切应力),且沿内法线方向。
特性二在静止流体中任意一点静压强的大小与作用的方位无关,其值均相等。
三、压力差公式()dp Xdx Ydy Zdz ρ=++ 知道平衡方程的推导方法四、等压面及其特性在平衡流体中,压力相等的各点所组成的面称为等压面。
流体力学的基本概念流体力学是研究流体在运动和静止时的物理学科,广泛应用于工程、自然科学和医学领域。
流体力学的基本概念包括:流体、速度场、流线、通量、压力、连通性、黏度等。
下面将对这些基本概念进行介绍。
1. 流体流体是指能够流动的物质,包括气体和液体。
与固体不同的是,流体没有一定的形状,并且具有很强的流动性。
流体力学研究的是在流体中运动和转化的能量和物质。
2. 速度场在流体力学中,速度场指的是在空间中的任何一个点(x,y,z)处,流体在该点的速度向量V(x,y,z)。
速度场可以用向量场表示,它是一个三维矢量,表示流体在不同点的速度和方向。
3. 流线流线是指在流体中某个时刻从每个点出发的一条曲线,它的方向与该点的速度向量方向相同。
流线可用于描述流体在空间中的流动状态,它的密度越集中,表示流体流动越迅速。
4. 通量在流体力学中,通量是指通过一定面积的流体的质量或者体积。
它可以通过流体穿过该面积的速度与面积相乘来计算。
通量是流体力学中的重要概念,与流体的流动速度和流体的面积有关。
5. 压力压力是指单位面积受到的力的大小,以牛顿/平方米表示。
在流体力学中,压力是指垂直于流体流动方向的单位面积上的压力大小,它与流体的密度和流速有关。
6. 连通性流体力学中的连通性是指流体不可穿透的性质,即两个靠近的流体体积不能相互穿透。
在流体运动中,连通性是一条重要的限制条件。
连通性是流体力学中常常需要掌握的概念,尤其是在流体的运动与静止的过程中。
7. 黏度黏度是指流体阻力的大小,它是描述流体的粘性的物理量。
黏度可以用来描述流体在运动中的阻力大小,阻力越大,黏度也就越大。
黏度是流体力学中非常重要的物理量,它影响了流体的运动和可塑性。
流体力学基本概念和方程汇总流体力学是研究流体运动的力学学科,它涉及到液体和气体在外力作用下的行为和性质。
在流体力学中,有一些基本概念和方程被广泛应用于流体的描述和分析。
下面是流体力学的基本概念和方程的汇总。
一、基本概念1.流体:流体是指可流动的物质,包括液体和气体。
2.运动:流体在空间中的运动,通常包括速度、位置和加速度等因素。
3.静止:流体在空间中不运动的状态。
4.流速:流体在单位时间内通过一些截面的体积。
二、基本方程1.静力学方程:描述在静止状态下的流体行为。
在平衡状态下,流体中各点的压强相等。
2.动力学方程:描述流体在运动状态下的行为。
包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等方程。
-质量守恒方程:流体在宏观上的质量守恒,即在闭合系统中,质量的净进出量为零。
-动量守恒方程:描述流体动量的变化。
动量是质量与速度的乘积,动量守恒方程中考虑了流体流动的惯性和外力的作用。
-能量守恒方程:描述流体内部能量的变化。
能量守恒方程中考虑了热能和机械能的转换和损失。
3.伯努利方程:描述无黏流体在不受外力作用下沿流线的稳定流动。
它表明在流速增加的地方压强降低,为流体提供了加速的能源。
4.导体方程:描述流体内部流速分布的关系。
它是基于质量守恒、动量守恒和能量守恒方程来推导的。
三、附加方程1.状态方程:描述流体状态的方程,如理想气体状态方程pV=nRT。
2.粘性方程:描述流体黏性特性的方程。
黏性是流体内部分子间相互作用所产生的阻力,影响流体的粘度和黏性流动等现象。
3.边界条件:描述流体流动过程中与边界接触的物体对流体运动的影响。
边界条件包括无滑移条件、不透过条件和等温条件等。
4.各向同性方程:描述流体的等向性特性。
合理假设流体在各个方向上具有相同的特性,简化流体力学计算。
理解流体力学的基本概念流体力学是研究液体和气体运动行为及其相互作用的物理学科。
它是物理学的一个重要分支,对于理解自然界中的许多现象和应用于各个领域都具有重要意义。
一、流体力学的基本概念1. 流体与固体:在物质的状态中,简单的可以分成两类,即固体和流体。
固体具有一定的形状和体积,只有施加外力时才会发生形变。
而流体则没有固定的形状,可以自由流动。
流体又可以分为液体和气体两种。
2. 流动性质:流体具有高度的流动性,可以自由地扩散和传递压力。
流体的流动性质可以通过流速、流量和流态来描述。
流速是指单位时间内流过某个截面的流体体积,流量则是指通过某个横截面的单位时间内的流体体积。
流态主要分为层流和湍流两种状态,层流表示流体呈现规则的流动,湍流则表示流动混乱且不可预测。
3. 粘性:流体的粘性是指流体内部的分子或原子之间相互作用力的表现。
粘性可造成流体产生黏滞阻力,相对于非粘性流体而言,它对于流体的流动有一定的影响。
4. 流体力学的方程: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。
连续性方程描述了流体质点的体积守恒关系,动量方程描述了流体质点的运动规律,能量方程描述了流体的能量变化。
5. 流体静力学:流体静力学研究的是静止的流体,即研究流体处于平衡状态下的性质和行为。
根据帕斯卡定律,流体中的压力是均匀的,且在任何密闭容器中,承受的压力是相等的。
二、流体力学的应用1. 工程领域:流体力学在工程领域有广泛的应用,例如飞机设计中考虑气动力学,建筑物结构设计中考虑水力学,汽车设计中考虑空气动力学等。
2. 能源领域:流体力学在能源领域也有重要应用,例如水力发电站、风力发电场的设计与优化,原油和天然气的开采与输送等。
3. 生物医学领域:流体力学对于生物体内的流体运动和血液循环等研究也起到至关重要的作用,例如心血管系统的分析和仿真。
4. 环境保护:流体力学也可应用于环境保护领域,例如水污染源的追踪与控制,大气污染模拟与治理等。
流体力学总结流体力学是研究流体(包括液体和气体)在静力学和动力学条件下的行为和性质的学科。
它是物理学、应用数学和工程学的重要分支。
本文将对流体力学的基本概念、方程及其应用进行总结。
流体力学的基本概念通常包括流体的密度、速度、压力和粘度等。
密度是指单位体积的流体质量,通常用符号ρ表示。
速度描述了流体的运动情况,它是流体质点在单位时间内通过某一点的距离。
在流体运动过程中,压力是产生阻力和推动力的重要因素,它会影响流体的流动速度和方向。
而粘度则决定了流体流动的黏滞程度,粘稠的流体更难流动。
在流体力学中,有两个基本的方程描述了流体的运动。
一是连续方程,它表示质量守恒定律,即流体中任何一点的质量流量一定,通过一个截面的流体质量和通过另一个截面的流体质量相等。
二是动量方程,它描述了质点受到的外力与其加速度之间的关系。
在动量方程中,压力和粘度是两个重要的影响因素,前者会产生压力力,后者会产生摩擦力。
除了基本理论,流体力学在工程应用中也有重要的作用。
例如,液体的压力在各种液压设备中得到了广泛应用。
液力传动系统是一种利用液体的流动和压力来传递能量和执行自动控制的技术。
此外,流体力学还应用于建筑设计、空气动力学、天气预测等领域。
在建筑设计中,流体力学可以帮助工程师设计风洞,来模拟建筑物在风力环境下的变形和破坏情况。
在空气动力学中,流体力学研究了各种飞行器的气动力学特性,为航空航天工程提供了重要理论依据。
在天气预测中,研究气候形成和变化的流体力学理论可以帮助科学家更好地理解和预测天气变化。
尽管流体力学已经取得了许多成果,但仍然存在一些挑战和问题需要解决。
例如,在多相流体力学中,不同物质之间的相互作用和相互作用对流体的行为产生了复杂的影响。
此外,非牛顿流体的研究也是一个具有挑战性的领域,因为它们的黏度随着应变速率的变化而变化。
还有,喷流和射流的研究需要深入探索,因为它们在工业和航空领域有着广泛的应用。
总的来说,流体力学是一个重要且活跃的研究领域,它对于物理学、应用数学和工程学都具有重要影响。
1.粘性:是流体阻止其发生剪切变形和角变形的一种特性,是流体固有的属性,是由于流体分子之间的内聚力和分子热运动造成的流体层之间的动量交换而形成的。
2.牛顿内摩擦定律的物理意义:流体内摩擦力的大小与流体的性质有关,与流体的速度梯度和接触面成正比。
3.流体的粘性系数随温度的变化:流体的粘性取决于分子间的内聚力和分子的热运动。
气体分子间距离大,内聚力较小,但分子运动较剧烈,粘性主要来自分子热运动造成流体层之间分子的质量和动量的交换。
当温度升高时,分子热运动加剧,速度不同的相邻气体层之间的分子质量和动量交换加剧,所以粘性增大。
液体则相反,其粘性主要取决于内聚力。
温度升高时,液体分子间距增大,液体内聚力减少,因而粘度降低。
4.牛顿流体:当压力和温度一定时,流体的内摩擦应力与速度梯度成正比,且比例系数为常数,这种满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体,反之为非牛顿流体。
5.理想流体:就是没有粘性的流体。
实际流体与理想流体的重要区别就是与固壁接触时流体的速度。
对于实际流体,紧贴固壁的流体速度为零,此即“无滑移条件”.第二章流体静力学1.表面力:是指作用在所研究的流体表面上的力。
质量力:是指作用在流体内部每一个流体质点上的力,其大小与流体的质量成正比。
2.等压面:在静止流体中,静压强相等的各点所组成的面成为等压面。
等压面的特性:1)等压面就是等势面。
2)在平衡流体中,通过某一点的等压面必与该点所受的质量力互相垂直。
3)两种密度相混的流体处于平衡时,他们的分界面必是等压面。
第三章流体动力学1.体系:决定流体流动过程的基本定律与一个固定的、可以识别的物质集合有关,这一物质集合被称之为体系。
既没有物质进入也没有物质离开,在它之外的一切都称之为外界或环境,体系的形状随着时间和所在空间位置不同可能发生变化。
2.控制体:是一个流体可以流过的虚构的、固定的空间。
控制体外表面称为控制面。
流体总是通过控制面流进或流出控制体。
3.稳定流动:若流场中所有空间点上的各流动参数不随时间变化,又称定常流动。
流体力学基本概念和基础知识(部分)1.什么是粘滞性?什么是牛顿内摩擦定律?不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体?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dydu A T μ= 满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体 请阐述液体、气体的动力粘滞系数随着温度、压强的变化规律。
水的黏滞性随温度升高而减小;空气的黏滞性随温度的升高而增大。
(动力粘度μ体现黏滞性)通常的压强对流体的黏滞性影响不大,但在高压作用下,气液的动力黏度随压强的升高而增大。
2.在流体力学当中,三个主要的力学模型是指哪三个?并对其进行说明。
连续介质(对流体物质结构的简化)、无黏性流体(对流体物理性质的简化)、不可压流体(对流体物理性质的简化)3.什么是理想流体?不考虑黏性作用的流体,称为无黏性流体(或理想流体)4.什么是实际流体? 考虑黏性流体作用的实际流体5.什么是不可压缩流体?流体在流动过程中,其密度变化可以忽略的流动,称为不可压缩流动。
6.为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线?流体在静止时不能承受拉力和切力,所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向7.为什么水平面必是等压面?由于深度相等的点,压强也相同,这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面,可见水平面是压强处处相等的面,即水平面必是等压面。
8.什么是等压面?满足等压面的三个条件是什么?在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。
满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。
9.什么是阿基米德原理?无论是潜体或浮体的压力体均为物体浸入液体的体积,也就是物体排开液体的体积。
10.潜体或浮体在重力G和浮力P的作用,会出现哪三种情况?重力大于浮力,物体下沉至底。
重力等于浮力,物体在任一水深维持平衡。
重力小于浮力,物体浮出液体表面,直至液体下部分所排开的液体重量等于物体重量为止。
11.等角速旋转运动液体的特征有那些?(1)等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇;(2)在同一水平面上的轴心压强最低,边缘压强最高。
第1章绪论一、概念在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体(易流动性是命名的由来)宏观尺寸非常小,微观尺寸非常大的任意一个物理实体宏观体积极限为零,微观体积大于流体分子尺寸的数量级假设组成流体的最小物质是流体质点,流体是由无限多个流体质点连绵不断组成,质点之间不存在间隙。
分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸作用在一定量的流体上的压强增加时,体积减小Ev=-dp/(dV/V)压强的改变量和体积的相对改变量之比Ev=1/Kt体积弹性模量越大,流体可压缩性越小等温Ev=p等嫡Ev=kpk二Cp/Cv作用在一定量的流体上的压强增加时,体积不变Ev=dp/(dp/p)(低速流动气体不可压缩)流体抵抗剪切变形的一种属性动力粘度:|1,单位速度梯度下的切应力U=T/(dv/dy)运动粘度:V,动力粘度与密度之比,v=u/pV=|!=0的流体T=+-|idv/dy(T大于零)、T=^V/8切应力和速度梯度成正比粘性产生的机理,粘性、粘性系数同温度的关系;液体:液体分子间的距离和分子间的吸引力,温度升高粘性下降气体:气体分子热运动所产生的动量交换,温度升高粘性增大牛顿流体的定义;符合牛顿内摩擦定律的流体质量力:与流体微团质量大小有关的并且集中在微团质量中心上的力表面力:大小与表面面积有关而且分布在流体表面上的力二、计算1、牛顿内摩擦定律的应用-间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动.第2章流体静力学一、概念流体内任意点的压强大小都与都与其作用面的方位无关微元平衡流体的质量力和表面力无论在任何方向上都保持平衡欧拉方程=0流体平衡微分方程重力场下的简化:dp二一pdW二一pgdz不可压缩流体静压强基本公式z+p/pg二C不可压缩流体静压强分布规律p=p0+pgh平衡流体中各点的总势能是一定的静止流体中的某一面上的压强变化会瞬间传至静止流体内部各点4、绝对压强、计示压强(表压)、真空压强的定义及相互之间的关系;绝对压强:以绝对真空为起点计算压强大小记示压强:比当地大气压大多少的压强真空压强:比当地大气压小多少的压强绝对压强二当地大气压+表压表压二绝对压强一当地大气压真空压强=当地大气压-绝对压强单管式:简单准确;缺点:只能用来测量液体压强,且容器内压强必须大于大气压强,同时被测压强又要相对较小,保证玻璃管内液柱不会太高U:可测液体压强也可测气体压强;缺:复杂倾斜管:精度高;缺点:??F=pS+pgsinayS当p二大气压强,F=pgsinayS压力中心:二、计算1、U型管测压计的计算;2、绝对压强、计示压强及真空压强的换算3、平壁面上静压力大小的计算。
流体力学总结第一章 流体及其物理性质1. 流体:流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质,只要这种力继续作用,流体就将继续变形,直到外力停止作用为止。
流体一般不能承受拉力,在静止状态下也不能承受切向力,在任何微小切向力的作用下,流体就会变形,产生流动 2. 流体特性:易流动(易变形)性、可压缩性、粘性 3. 流体质点:宏观无穷小、微观无穷大的微量流体。
4. 流体连续性假设:流体可视为由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。
稀薄空气和激波情况下不适合。
5. 密度0limV m m V V δδρδ→== 重度0lim V G Gg V Vδδγρδ→=== 比体积1v ρ=6. 相对密度:是指某流体的密度与标准大气压下4︒C 时纯水的密度(1000)之比w wS ρρρ=为4︒C 时纯水的密度 13.6Hg S = 7. 混合气体密度1ni ii ρρα==∑8. 体积压缩系数:温度不变,单位压强增量引起的流体体积变化率。
体积压缩系数的倒数为体积模量1P PK β=1p V p V δβδ=-110 1.4p p T Q ppβγβγ→====9. 温度膨胀系数:压强不变,单位温升引起的流体体积变化率。
1T V T V δβδ=1T p Tβ→=10. 不可压缩流体:流体受压体积不减少,受热体积不膨胀,密度保持为常数,液体视为不可压缩流体。
气体流速不高,压强变化小视为不可压缩流体 11. 牛顿内摩擦定律: du dyτμ= 黏度du dyτμ= 流体静止粘性无法表示出来,压强对黏度影响较小,温度升高,液体黏度降低,气体黏度增加 μυρ= 。
满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体。
12. 理想流体:黏度为0,即0μ=。
完全气体:热力学中的理想气体第二章 流体静力学1. 表面力:流体压强p 为法向表面应力,内摩擦τ是切向表面应力(静止时为0)。
2. 质量力(体积力):某种力场对流体的作用力,不需要接触。
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。
流体力学概念总结(打印版)第一篇:流体力学概念总结(打印版)第一章绪论工程流体力学的研究对象:工程流体力学以流体(包括液体和气体)为研究对象,研究流体宏观的平衡和运动的规律,流体与固体壁面之间的相互作用规律,以及这些规律在工程实际中的应用。
第二章流体的主要物理性质*流体的概念:凡是没有固定的形状,易于流动的物质就叫流体*流体质点:包含有大量流体分子,并能保持其宏观力学性能的微小单元体。
*连续介质的概念:在流体力学中,把流体质点作为最小的研究对象,从而把流体看成是1)由无数连续分布、彼此无间隙地2)占有整个流体空间的流体质点所组成的介质密度:单位体积的流体所具有的质量称为密度,以ρ表示重度:单位体积的流体所受的重力称为重度,以γ表示比体积:密度的倒数称为比体积,以υ表示。
它表示单位质量流体所占有的体积流体的相对密度:是指流体的重度与标准大气压下4℃纯水的重度的比值,用d表示。
*流体的热膨胀性:在一定压强下,流体体积随温度升高而增大的性质称为流体的热膨胀性。
*流体的压缩性:在一定温度下,流体体积随压强升高而减少的性质称为流体的压缩性可压缩流体:ρ随T 和p变化量很大,不可视为常量不可压缩流体:ρ随T 和p变化量很小,可视为常量。
*流体的粘性:流体流动时,在流体内部产生阻碍运动的摩擦力的性质叫流体的粘性。
牛顿内摩擦定律:牛顿经实验研究发现,流体运动产生的内摩擦力与沿接触面法线方向的速度变化(即速度梯度)成正比,与接触面的面积成正比,与流体的物理性质有关,而与接触面上的压强无关。
这个关系式称为牛顿内摩擦定律。
非牛顿流体:通常把满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,此时不随dυ/dn而变化,否则称为非牛顿流体。
动力粘度μ :动力粘度表示单位速度梯度下流体内摩擦应力的大小,它直接反映了流体粘性的大小运动粘度ν :在流体力学中,动力粘度与流体密度的比值称为运动粘度,以ν表示。
实际流体:具有粘性的流体叫实际流体(也叫粘性流体),理想流体:就是假想的没有粘性(μ= 0)的流体第三章流体静力学 *流体的平衡:(或者说静止)是指流体宏观质点之间没有相对运动,达到了相对的平衡。
流体力学知识点总结x一、流体力学基本概念1、流体:指气体和液体,其中气体又称气态物质,液体又称液态物质,也指过渡态的固、液、气。
2、流体静力学:指研究流体在外力作用下的静态特性、压强及重力场等的一般理论。
3、流体动力学:指研究复杂流动现象的动态特性,如流速、湍流及涡流等。
4、流体性质:指流体具有的物理性质,如密度、粘度、比容、表面张力和热特性等。
二、基本假定1、流体的原子间的相互作用是可以忽略的,可以认为是稀薄的。
2、可以假设流体每@点的性质是一致的,允许有速度和温度的变化,其变化有连续性。
3、流体的流动受力不受力,受力的变化很小。
4、流体流动的程度比凝固物体的几何比例大,可以忽略凝固物体对流体流动的影响。
三、流体力学基本概念1、流体质量流率:是流体中的所有物质在某一时刻的移动量,单位为千克/秒(千克/秒)。
2、流体动量流率:是流体中所有物质在某一时刻的动量的移动量,单位是千克·米/秒(千克·米/秒)。
3、流体的动量守恒:流体系统中的动量移动量不变,即:动量进入系统等于动量离开系统。
4、流体的动量定理:假定流体的粘度是恒定的,在流体力学中,运动的流体的动量守恒定理如下:5、流体的能量守恒:流体系统中的能量移动量不变,即:能量的一部分进入系统、离开系统或转移到其他系统中等于能量的一部分离开系统或转移到系统中。
6、绝对动量守恒:在不考虑粘度、流体的办法、温度及热量的变化的情况下,流体系统的绝对动量总量不变。
四、流体力学基本公式1、流体的动量定理:即Bernoulli定理,它用来描述非稳定流动中的动量转换,其形式为:p+ρv2∕2+ρgz=P+ρV+2;2、流体的能量定理:即费休定理,它用来描述流体中的施加动能和升能变化,其形式为:p+ρv2∕2+ρgz=P+ρV∕2+ρgz;3、流体力学定理:即拉格朗日定理,它用来描述流体的流动变化,其形式为:p+ρv2∕2+ρgz=p0+ρv02∕2+ρgz0;4、流体的动量方程:用来描述流体的动量变化,其形式为:(ρv)t+·ρvv=p+·μv+ρf。
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第二章流体的主要物理性质1.★流体的概念:凡是没有固定的形状,易于流动的物质就叫流体。
2.★流体质点:包含有大量流体分子,并能保持其宏观力学性能的微小单元体。
3.★连续介质的概念:在流体力学中,把流体质点作为最小的研究对象,从而把流体看成是:1)由无数连续分布、彼此无间隙地;2)占有整个流体空间的流体质点所组成的介质。
4.密度:单位体积的流体所具有的质量称为密度,以ρ表示。
5.重度:单位体积的流体所受的重力称为重度,以γ表示。
6.比体积:密度的倒数称为比体积,以υ表示。
它表示单位质量流体所占有的体积。
7.流体的相对密度:是指流体的重度与标准大气压下4℃纯水的重度的比值,用d表示。
8.★流体的热膨胀性:在一定压强下,流体体积随温度升高而增大的性质称为流体的热膨胀性。
9.★流体的压缩性:在一定温度下,流体体积随压强升高而减少的性质称为流体的压缩性。
10.可压缩流体:ρ随T 和p变化量很大,不可视为常量。
11.不可压缩流体:ρ随T 和p变化量很小,可视为常量。
12.★流体的粘性:流体流动时,在流体内部产生阻碍运动的摩擦力的性质叫流体的粘性。
13.牛顿内摩擦定律:牛顿经实验研究发现,流体运动产生的内摩擦力与沿接触面法线方向的速度变化(即速度梯度)成正比,与接触面的面积成正比,与流体的物理性质有关,而与接触面上的压强无关。
这个关系式称为牛顿内摩擦定律。
14.非牛顿流体:通常把满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,此时不随dυ/d n而变化,否则称为非牛顿流体。
15.动力粘度μ:动力粘度表示单位速度梯度下流体内摩擦应力的大小,它直接反映了流体粘性的大小。
16.运动粘度ν:在流体力学中,动力粘度与流体密度的比值称为运动粘度,以ν表示。
17.实际流体:具有粘性的流体叫实际流体(也叫粘性流体),18.理想流体:就是假想的没有粘性(μ= 0)的流体第三章流体静力学1.★流体的平衡:(或者说静止)是指流体宏观质点之间没有相对运动,达到了相对的平衡。
2.★绝对静止:流体对地球无相对运动,也称为重力场中的流体平衡。
3.★相对平衡:流体整体对地球有相对运动,但流体对运动容器无相对运动,流体质点之间也无相对运动,这种静止或叫流体的相对静止★:体积力:作用于流体的每一个流体质点上,其大小与流体所具有的质量成正比的力。
在均质流体中,质量力与受作用流体的体积成正比,因此又叫。
4.★表面力:表面力是作用于被研究流体的外表面上,其大小与表面积成正比的力。
5.★压强:在静止或相对静止的流体中,单位面积上的内法向表面力称为压强。
6.等压面:在静止流体中,由压强相等的点所组成的面。
7.★位置水头(位置高度):流体质点距某一水平基准面的高度。
8.压强水头(压强高度):由流体静力学基本方程中的p/(ρg)得到的液柱高度。
9.★静力水头:位置水头z和压强水头p/(ρg)之和。
10.压强势能:流体静力学基本方程中的p/ρ项为单位质量流体的压强势能。
11.★淹深:自由液面下的深度。
12.大气压强(p a):由地球表面上的大气层产生的压强。
13.国际标准大气压强(p atm):将地球平均纬度(北纬45º),海平面z=0处,温度为15ºC时的压强平均值。
定义为国际标准大气压强。
且p atm=101325Pa 。
14.流体静压强的表示方法:1)表压强:表压强是以大气压强为基准算起的压强,以pb表示。
2)绝对压强:以绝对真空为基准算起的压强叫绝对压强,以pj表示。
15.真空度:低于大气压强,负的表压强称为真空度,以pz表示。
16.面积矩:为平面A绕通过o点的ox轴的面积矩。
17.压力中心:总压力的作用点。
18.★压力体:是所研究的曲面与通过曲面周界的垂直面和液体自由表面或其延伸面所围成的封闭空间。
流体运动学基础1.★流场:运动流体所充满的空间称为流场。
2.拉格朗日坐标:在某一初始时刻t0 ,以不同的一组数(a,b,c)来标记不同的流体质点,这组数(a,b,c)就叫拉格朗日变数。
或称为拉格朗日坐标。
3.欧拉法:以数学场论为基础,着眼于任何时刻物理量在场上的分布规律的流体运动描述方法。
4.★欧拉坐标(欧拉变数):欧拉法中用来表达流场中流体运动规律的质点空间坐标(x,y,z)与时间t变量称为欧拉坐标或欧拉变数。
5.★控制体:流场中用来观察流体运动的固定空间区域。
6.控制面:控制体的表面。
7.★定常流动:若流场中流体的运动参数(速度、加速度、压强、密度、温度、动能、动量等)不随时间而变化,而仅是位置坐标的函数,则称这种流动为定常流动或恒定流动。
8.★非定常流动:若流场中流体的运动参数不仅是位置坐标的函数,而且随时间变化,则称这种流动为非定常流动或非恒定流动。
9.★均匀流动:若流场中流体的运动参数既不随时间变化,也不随空间位置而变化,则称这种流动为均匀流动。
10.一维流动:流场中流体的运动参数仅是一个坐标的函数。
11.二维流动:流场中流体的运动参数是两个坐标的函数。
12.三维流动:流场中流体的运动参数依赖于三个坐标时的流动。
13.★迹线:流场中流体质点的运动轨迹称为迹线。
14.★流线:流线是流场中的瞬时光滑曲线,在曲线上流体质点的速度方向与各该点的切线方向重合。
15.驻点:速度为0的点;16.奇点:速度为无穷大的点(源和汇);流线相切的点。
17.★流管:在流场中任取一不是流线的封闭曲线L,过曲线上的每一点作流线,这些流线所组成的管状表面称为流管。
18.★流束:流管内部的全部流体称为流束。
19.★总流:如果封闭曲线取在管道内部周线上,则流束就是充满管道内部的全部流体,这种情况通常称为总流。
20.微小流束:封闭曲线极限近于一条流线的流束21.★过流断面:流束中处处与速度方向相垂直的横截面称为该流束的过★流断面。
22.★流量:单位时间内通过某一过流断面的流体量称为流量。
23.体积流量:单位时间内通过某一过流断面的流体体积称为体积流量,以q v表示24.质量流量:单位时间内通过某一过流断面的流体质量称为称为质量流量,以qm表示。
25.★平均流速:常把通过某一过流断面的流量q v与该过流断面面积A相除,得到一个均匀分布的速度 。
26.层流(滞流):不同径向位置的流体微团各以确定的速度沿轴向分层运动,层间流体互不掺混。
27.湍流(湍流):各层流体相互掺混,流体流经空间固定点的速度随时间不规则地变化,流体微团以较高的频率发生各个方向的脉动28.黏性:在运动的状态下,流体所产生的抵抗剪切变形的性质29.分子不规则热运动:相邻两层流体动量不同30.分子动量传递:相邻两流体层具有相互作用31.剪切力:内摩擦力是流体内部相邻两流体层的相互作用力,称为剪切力;32.剪切应力:单位面积上所受到的剪力称为剪切应力33.无滑移:紧贴板表面的流体与板表面之间不发生相对位移,称为无滑移34.流体的黏度:作用于单位面积上的力正比于在距离y内流体速度的减少值,此比例系数μ称为流体的黏度。
35.边界层:存在速度梯度的区域即为边界层(影响仅限于壁面附近的薄层,即边界层,离开表面较远的区域,则可视为理想流体。
)36.边界层:当实际流体沿固体壁面流动时,紧贴壁面处存在非常薄的一层区域37.边界层厚度:流体速度达到来流速度99%时的流体层厚度38.形体阻力:物体前后压强差引起的阻力流体动力学基础1.★缓变流动:流线间夹角很小,流线曲率很小,即流线几乎是一些平行直线的流动。
2.★缓变过流断面:如果在流束的某一过流断面上的流动为缓变流动,则称此断面为缓变过流断面3.流体的动量定理可以表述为:系统的动量对于时间的变化率等于作用在系统上的外力和4.流体速度:由牵连速度uc=ωr和相对速度ur组成V=uc+ ur5.动压:总压与静压之差,运动流体密度和速度平方积之半6.静压:运动流体的当地压强。
7.总压:气流中静压与动压之和第七章流体在管路中的流动1.层流:流体中液体质点彼此互不混杂,质点运动轨迹呈有条不紊的线状形态的流动。
2.湍流:流体中任意一点的物理量均有快速的大幅度起伏,并随时间和空间位置而变化,各层流体间有强烈混合。
3.上下临界流速:流动型态转变时,水流的断面平均流速称为临界流速,把从层流转变为紊流时的叫上临界流速,而把紊流转变为层流时的叫下临界流速。
4.水力半径:过水断面面积与湿周的比值。
5.雷诺数:在流体运动中惯性力对黏滞力比值的无量纲数Re=UL/ν 。
其中U为速度特征尺度,L为长度特征尺度,ν为运动学黏性系数。
6.能头损失:如果管道内的水是流动的,必定有一部分能量转化为热能而“消灭”,也就是丢失了一部分水压(或称扬程),这是客观事物的反映,是水流运动的必然规律。
通常我们将这种能量转变的现象,称之为能量损失(或称水力损失,水头损失)。
它以米为计算单位。
7.沿程阻力:流体在均匀流段上产生的流动阻力,也称为摩擦阻力8.局部阻力:由于流体速度或方向的变化,导致流体剧烈冲击,由于涡流和速度重新分布而产生的阻力。
9.时均速度:如取时间间隔T,瞬时速度在T时间内的平均值称为时间平均速度,简称时均速度。
10.水力光滑管:就是不考虑沿程损失的管道里面的水流为均匀流。
11.水力粗糙管:12.水力光滑流动:当粘性底层的厚度S大于管壁的绝对粗糙度动.管壁的凹凸不平部分完全被粘性底层所覆盖,湍流核心区与凸起部分不接触,流动不受管壁粗糙度的影响,因而流动的能量损失也不受管壁粗糙度的影响,这时的管道称为水力光滑管,这种流动称为水力光滑流动。
13. 水力粗糙流动:当粘性底层的厚度小于管壁的绝对粗糙度面时,管壁的凹凸不平部分完全暴露在粘性底层之外,湍流核心区与凸起部分相接触,流体冲击在凸起部分,不断产生新的旋涡,加剧紊乱程度,增大能量损失,流动受管壁粗糙度的影响,这时的管道称为水力粗糙管,这种流动称为水力粗糙的流动。
14. 水力长管:管路中流体流动的局部能量损失与速度损失之和与沿程能量损失相比所占比例很小(一般小于沿程损失的5%~10%),常常不计局部损失和速度水头,这样的管路称为水力长管。
15. 水力短管:在总水头损失中,局部损失与速度水头之和以及沿程损失均占相当的比例,都不能忽略,这种管路称为水力短管。
16. 临界雷诺数:由层流转变为湍流时的雷诺数称临界雷诺数,一般用 表示。
17. 混合长度:流体质点横向掺混过程中,存在与气体分子自由行程相当的行程l ,而不与其它质点相碰撞,l 称为混合长度。
第八章 孔口出流1. 孔口出流:流体流经孔口的流动现象。