《流体力学》复习提纲1023
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《流体力学》复习提纲《流体力学》2017复习提纲1. 考试题型(1)判断题(15分,15小题,每小题1分)(2)选择题(20分,10小题,每题2分)(3)填空题(20分,20个空,每空1分)(4)简答题(30分,5小题,每小题7分)(5)计算题(10分,1小题)2.自带计算器等文具,考试过程中不允许借用计算器等文具,3.考试过程中不允许上卫生间;第一章绪论1.流体力学研究内容、研究方法2.流体、流体质点的定义3.流体的连续性假设4.作用在流体上力分质量力(重力、惯性力、离心力)、表面力(压应力、切应力、摩擦力)5.流体的比体积、相对密度、压缩性、膨胀性、不可压缩流体、汽化压强的定义6.粘性、粘性切应力、速度梯度的定义;粘度的分类和单位7. 牛顿内摩擦定律的公式及应用(例题1-1)8.牛顿流体、非牛顿流体的定义和举例;9.粘性流体和理想流体的定义第二章流体静力学1.液体平衡的定义、特性和分类。
2.流体静压强的定义、2个基本特性(方向,各向同性)3.欧拉平衡微分方程(★)和适用条件(式2-1a、b、c,式2-3,适用于绝对静止状态和相对静止状态,适用于可压缩流体和不可压缩流体。
)4. 质量力势函数的定义,及与压强差的关系(式2-5★)5. 等压面的定义和性质6. 流体静力学基本方程(★,式2-8a、b)及其物理意义(位置势能、压强势能、总势能)、几何意义(位置水头、压强水头、测压管水头)7. 不可压缩流体的静压强的计算公式(式2-9,★),帕斯卡定律(静压强传递定律)8. 静压强分布图定义9. 压强的分类:绝对压强(相对于绝对真空)、计示压强(相对于大气压,为负时称为真空度)10.压强的3种单位:应力单位Pa,液柱高单位(水柱高、汞柱高),大气压单位11. 常用的液柱式测压计的原理12. 国基标准大气压的定义13. 液体的相对平衡的定义(1)容器与液体一起作等加速α的直线运动,等压面(含自由液面)为一组斜平面族,a g;与水平面夹角为arctan(/)(2)容器与液体一起作等角速都ω的回转运动,等压面(含自由液面)为一组旋转抛物面;14. 平面上液体的总压力(1)作用在平面上的总压力F等于平面形心处的压强与面积的乘积(式2-14★)(2)压力中心的定义和求取。
流体力学与传热复习提纲第一章 流体流动1) 压强的表示方法绝对压:以绝对真空为基准的真实压强值表压:以大气压为基准的相对压强值表绝=p p p a +如果绝对压小于表压,此时表压称为真空度。
例题 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ,则真空度为 。
测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ,则其绝对压强为 。
2) 牛顿粘度定律的表达式及适用条件dydu μτ= 适用条件:牛顿型流体 μ-流体粘度3) 粘度随温度的变化液体:温度上升,粘度下降;气体:变化趋势刚好和液体相反,温度上升,粘度增大。
4) 流体静力学基本方程式5) 流体静力学基本方程式的应用等压面及其条件静止、连续、同种流体、同一水平面6) 连续性方程对于稳定流动的流体,通过某一截面的质量流量为一常数:如果流动过程ρ不变,则1122u A u A =如果是圆管,则121222u d u d =因此管径增大一倍,则流速成平方的降低。
7) 伯努利方程式的表达式及其物理意义、单位不可压缩理想流体作稳定流动时的机械能衡算式∑-+++=+++21,222212112121f s W p u gz W p u gz ρρ 对于理想流动,阻力为0,机械能损失为0,且又没有外加功,则ρρ222212112121p u gz p u gz ++=++ )(2112z z g p p -+=ρ常数==uA m ρs物理意义:理想流体稳定流动时,其机械能守恒。
注意伯努利方程的几种表达形式和各物理量的单位。
例题 如题图所示虹吸装置。
忽略在管内流动损失,虹吸管出口与罐底部相平,则虹吸管出口处的流速8) 流型的判据流体有两种流型:层流,湍流。
层流:流体质点只作平行管轴的流动,质点之间无碰撞;湍流:流体质点除了沿管轴作主流运动外,在其它的方向上还作随机脉动,相互碰撞。
流型的判据: Re <2000,流体在管内层流,为层流区;Re >4000,流体在管内湍流,为湍流区;9) 流体在圆管内层流时的速度分布层流时流体在某一截面各点处的速度并不相等,在此截面上呈正态分布。
流体力学复习大纲第1章流体及其主要物理性质一、概念1、什么是流体?什么是连续介质模型?连续介质模型的适用条件;2、流体粘性的定义;动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式;理想流体的定义及数学表达;牛顿内摩擦定律(两个表达式及其物理意义);粘性产生的机理,粘性、粘性系数同温度的关系;牛顿流体的定义;3、可压缩性的定义;体积弹性模量的定义、物理意义及公式;气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量;不可压缩流体的定义及体积弹性模量;4、作用在流体上的两种力。
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1、流体静压强的特点;理想流体压强的特点(无论运动还是静止);2、静止流体平衡微分方程,物理意义及重力场下的简化;3、不可压缩流体静压强分布(公式、物理意义),帕斯卡原理;4、绝对压强、计示压强、真空压强的定义及相互之间的关系;5、各种U型管测压计的优缺点;6、作用在平面上的静压力(公式、物理意义)。
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。
第3章流体运动概述一、概念1、描述流体运动的两种方法(着眼点、数学描述、拉格朗日及欧拉变数);2、流场的概念,定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述;3、一元、二元、三元流动的概念;4、物质导数的概念及公式:物质导数(质点导数)、局部导数(当地导数)、对流导数(迁移导数、位变导数)的物理意义、数学描述;流体质点加速度、不可压缩流体、均质不可压缩流体的数学描述;5、流线、迹线、染色线的定义、特点和区别,流线方程、迹线方程,什么时候三线重合;流管的概念;6、线变形的概念:相对伸长率、相对体积膨胀率公式,不可压缩流体的相对体积膨胀率应为什么?旋转的概念:旋转角速度公式,什么样的流动是无旋的?角变形率公式。
7、微分形式连续方程的适用条件、物理意义、公式及各种简化形式。
流体力学期末复习提纲(给水排水)工程流体力学复习提纲(给排水)第一章绪论1、三种理想模型:连续介质假说、理想流体、不可压缩流体2、流体的粘性:牛顿内摩擦实验dydu μAτA T == 3、作用在流体上的力表面力:法向力和切向力质量力:重力第二章流体静力学1、静水压强的两大特性2、重力场中流体静压强的分布规律:c p z =γ+相对压强、绝对压强、真空值:a p -=abs p p ;abs v p p -=a p 3、流体作用在平面壁上的总压力大小:A h P c γ= 方向:垂直指向受压面作用点:Ay J y y C CC D += 4、流体作用在曲面壁上的总压力x c x A h P γ=;V P z γ=22P z x P P +=;xz P P anctan =θ第三章流体动力学基础1、拉格朗日法、欧拉法的特点2、欧拉法的基本概念:流线方程:zy x u dz u dy u dx == 3、连续性方程2211A v A v =4、恒定总流的伯努利方程w h gvp z g v p z +α+γ+=α+γ+2222222211115、恒定总流的动量方程()()()??β-βρ=β-βρ=β-βρ=∑∑∑1z 12z 2z1y 12y 2y1x 12x 2xv v Q Fv v Q F v v Q F第四章管路、孔口、管嘴的水力计算1、沿程水头损失:2gv d l h 2f λ=(普遍适用)局部水头损失:2g v h 2j ζ=(普遍适用),特殊地,对于突扩管()2gv v h 221j -= 2、粘性流动的两种流态:层流、紊流描述雷诺实验雷诺数:ν=vd Re 流态的判别:2320Re :层流;2320Re :紊流;2320Re =:临界流 3、层流运动沿程阻力系数:Re64=λ 紊流运动沿程阻力系数:尼古拉兹实验曲线4、孔口、管嘴出流孔口自由出流:gH A gH A Q 22με?== 孔口淹没出流:gz A gz A Q 22μ?ε'='=有97.0='=??、62.0='=μμ、64.0=ε,所以με? 。
《流体力学》复习提纲第一部分:基本知识第一章 流体及其主要物理性质1. 流体的概念。
2. 连续介质假设的内容,质点的概念。
3. 液体和气体相对密度的定义。
4. 密度、重度、相度密度的相互计算。
5. 体积压缩系数和体积膨胀系数的定义,写出其数学表达式。
6. 动力粘度与运动粘度的相互计算、粘度的国际单位和物理单位及单位换算。
7. 作用在流体上的力的分类:分为质量力和表面力两大类。
8. 温度对液体和气体粘性的影响规律。
9. 什么是理想流体和实际流体。
10. 牛顿内摩擦定律的内容及其两种数学表达式。
重点习题:1-1,1-4,1-5,第二章 流体静力学1. 静压强的两个重要特性是什么?2. 欧拉平衡方程及其全微分形式3. 绝对压力、相对压力(表压力)、真空度三种压力的概念。
4. 工程大气压和标准大气压的区别。
5. 静力学基本方程C pz =+γ中每一项的几何意义和物理意义是什么?6. 绝对静止和两种典型的相对静止流体(等加速水平运动和绕轴等角速旋转运动)中的压力分布规律和等压面的形状。
7. 液式测压计的计算。
8. 掌握静止流体作用在平面和曲面上的总压力的计算方法(包括总压力的大小﹑方向和作用点)等,会进行有关计算。
重点习题:2-6,2-9,2-18,2-19第三章 流体运动学与动力学基础1. 研究流体运动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法。
2. 欧拉法表示的质点加速度公式3. 定常流与非定常流的概念4. 流线与迹线的概念5. 流量的概念及三种流量表示方法及相互换算。
6. 欧拉运动方程7. 实际流体总流伯努利方程的三条水头线的画法和意义8. 水力坡降的概念。
9. 实际流体总流伯努利方程。
10. 节流式流量计的工作原理是什么?11. 理解测速管(或皮托管)的原理和用途。
12. 泵的扬程H 的概念及其与泵有效功率泵N 的关系?13. 连续性方程反映了什么物理基本原理?质量守恒定律14. 掌握连续方程﹑总流伯努利方程和动量方程的应用,动量方程部分应会进行弯管、渐缩管和平板等受力的计算。
《流体力学》各章节复习要点第一章:流体力学基本概念1.流体力学的研究对象是流体运动的性质、规律和力学行为。
2.流体和固体的区别,流体的分类和性质。
3.流体的基本力学性质,包括压强、密度和粘度等。
4.流体的运动描述,包括质点、流线、流管和速度场等概念。
5.流体的变形和应力,包括剪切应力、正应力、黏性和流变性等。
第二章:流体静力学1.流体静压力的基本特征,流体静力学方程和压强的传递规律。
2.流体的浮力,浸没体和浮力的计算方法。
3.子液面、大气压和液体柱的压强和压力计的应用。
4.流体的液面,压强分布和压力容器。
第三章:流体动力学基本方程1.流体运动描述的方法,包括拉格朗日方法和欧拉方法。
2.质点、质点流函数和速度场等的关系。
3.流体的基本方程,包括连续性方程、动量方程和能量方程。
4.流体的不可压缩性和可压缩性假设。
第四章:定常流动和流动的形态1.定常流动和非定常流动的概念和特点。
2.流体流动的形态,包括层流和紊流。
3.流体的压强分布和速度分布。
4.流体的速度分布和速度云。
第五章:流体的动能和势能1.流体的动能、动能方程和功率。
2.流体的势能、势能方程和能率。
3.流体的势能和扬程。
第六章:粘性流体力学基本方程1.粘性流体的三个基本性质,包括黏性、切变应力和流变规律。
2.线性流体的黏性流动,包括牛顿黏性流体模型和黏性损失。
3.非线性流体的黏性流动,包括非牛顿流体和粘弹性流体。
第七章:边界层流动1.边界层的概念和特点。
2.压强分布和速度分布的边界层。
3.边界层和物体间的摩擦阻力。
第八章:维持边界层流动的力1.维持边界层流动的作用力,包括压力梯度、粘性力和凸面力。
2.维持边界层流动的条件和影响因素。
第九章:相似定律和模型试验1.流体力学中的相似原理和相似定律。
2.物理模型和模型试验的概念和应用。
第十章:流体力学的应用1.流体力学在水利工程中的应用,包括水力学、河流动力学和波动力学等。
2.流体力学在能源领域中的应用,包括风力发电和水力发电等。
流体力学复习(个人整理仅供参考)温馨提示:1、考试题型为选择题、填空题、简答题、计算题2、考试章节为1、2、3、4、6、7、11.其中重点章节为2、4、63、选择(课后习题):4、填空:基本的公式和知识点5、简答6、三大计算题:静水压力、三大方程、水头损失。
7、计算题一定要按规范答,按步骤答,即使不全会,只要按步骤,把该写的写上也能得分。
8、考试复习:作业题、习题课、课本例题第一章绪论基本要求:①正确理解液体的主要物理性质,重点掌握粘滞性的有关概念。
②弄清连续介质和理想流体的概念,了解作用于流体上的力的分类及其各种力的含义。
基本概念:⑴连续介质⑵液体密度⑶液体容重⑷液体的粘滞性、运动粘度、动力粘度⑸液体的压缩性、体积压缩系数、弹性系数⑹液体的膨胀性、体积膨胀系数⑺表面张力、毛细现象⑻理想液体(非粘性液体)⑼实际液体(粘性液体)⑽表面力、压应力(压强)⑾质量力(体积力)、单位质量力重点掌握:⒈连续介质的概念⒉液体的粘滞性⒊液体的压缩性、液体的膨胀性概念⒋表面力、质量力(体积力)、单位质量力的概念1、液体基本特征。
2、连续介质3、液体主要物理性质惯性粘滞性动力粘度μ运动粘度ν=μ/ρ水的粘度随温度而变化,温度上升其粘度减小。
压缩性与膨胀性非粘性液体(理想液体)粘性液体(实际液体)4、作用于液体上的力表面力:表面力连续作用于液体的表面,表面力又可分解成垂直和平行于作用面的压力和切力。
压强:单位面积上的压力称为压强,又称为压应力。
以p表示。
切应力:单位面积上的切力称为切应力。
以τ表示。
质量力连续作用于液体质点上,其值与液体的质量成正比,对均质液体其质量力与体积成正比,故又称为体积力。
第二章流体静力学基本要求:①了解静水压强特性,等压面,绝对压强与相对压强,水头与单位势能等基本概念。
了解压强测量的基本方法和压强的各种表示方法。
②会使用重力作用下流体静压强的基本公式求解任意点的流体静压强。
③能正确绘制静水压强分布图和压力体图,能利用该图或基本公式求解作用于平面上和曲面上的静水总压力的大小,方向及其作用点。
《流体力学》复习提纲学习重点——四个基本:基本概念(术语)、基本原理(方法)、基本方程(公式)、基本计算(应用)复习思考题;自测题;习题第一章绪论基本要求❖理解流体的主要物理性质,特别是粘滞性和牛顿内摩擦定律;❖理解连续介质假设和流体质点的概念;❖理解理想流体和实际流体、可压缩流体和不可压缩流体的概念;❖掌握作用在流体上的质量力、表面力的概念和表示方法。
1-1 流体力学的任务及其发展简史1、流体力学的主要研究内容①流体在外力作用下,静止与运动的规律;②流体与边界的相互作用。
流体力学研究流体的宏观运动规律,是宏观力学的一个独特分支。
2、流体力学的研究方法和数学方法(1)研究方法:①理论分析(Theoretical analysis);②实验研究(Experimental study);③数值模拟(Numerical simulation)。
(2)数学方法(Mathematical method):①矢量分析(vector analysis);②场论(Field theory)。
1-2 流体的主要物理力学性质(力学模型)1、流体的基本特性—流动性①流体(气体和液体)区别于固体的主要物理特性是易于流动。
②流体几乎不能承受拉力,没有抵抗拉伸变形的能力。
③流体能承受压力,具有抵抗压缩变形的能力。
④流体不能承受集中力,只能承受分布力。
⑤运动流体具有抵抗剪切变形的能力,这种抵抗体现在限制剪切变形的速率而不是大小上,这就是流体的粘滞性。
⑥流体在静止时不能承受剪切力、抵抗剪切变形。
流体只有在运动状态下,当流体质点之间有相对运动时,才能抵抗剪切变形。
只要有剪切力的作用,流体就不会静止下来,发生连续变形而流动。
作用在流体上的剪切力不论多么微小,只要有足够的时间,便能产生任意大的变形。
2、流体质点概念和连续介质假设(1)流体质点概念①宏观(流体力学处理问题的尺度)上看,流体质点足够小,只占据一个空间几何点,体积趋于零。
②微观(分子自由程的尺度)上看,流体质点是一个足够大的分子团,包含了足够多的流体分子,以致于对这些分子行为的统计平均值将是稳定的,作为表征流体物理特性和运动要素的物理量就定义在流体质点上。
(2)理解流体质点概念的含义①流体质点宏观尺寸充分小,微观尺寸足够大。
②流体质点是构成流体的最小单元。
流体可以看成是由相互之间无任何间隙的大量的流体质点所组成。
由流体质点的性质,便引出连续介质的概念。
(3)流体微团流体中任意小的微元,包含了大量流体质点,当微元体积充分小并以某坐标点为极限时,流体微团就成为处于这个坐标点上的流体质点。
流体微团的概念在流体力学中有着重要价值。
(4)连续介质假设①连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成,占满空间而没有间隙,其物理特性和运动要素在空间是连续分布的,在流场中每一个流体质点都对应于一个空间点。
②连续介质假设是近似的、宏观的假设,连续介质概念的提出来自数学上的要求,它为建立流场的概念奠定了基础,也为数学工具(微积分、场论)的应用提供了依据,使用该假设的力学统称为“连续介质力学”。
③除了个别情形外,在流体力学中使用连续介质假设(即把流体可看成是连续介质)是合理的,实验已经证明基于连续介质假设而建立起来的流体力学理论是正确的。
3、流体的粘滞性(1)流体粘性概念的表述①运动流体具有抵抗剪切变形的能力,就是粘滞性,这种抵抗体现在剪切变形的快慢(速率)上。
②发生相对运动的流体质点(或流层)之间所呈现的内摩擦力以抵抗剪切变形(发生相对运动)的物理特性称为流体的黏性或黏滞性。
③黏性是指发生相对运动时流体内部呈现的内摩擦力特性。
在剪切变形中,流体内部出现成对的切应力τ,称为内摩擦应力,来抵抗相邻两层流体之间的相对运动。
④粘性是流体的固有属性。
但理想流体分子间无引力,故没有黏性;静止的流体因为没有相对运动而不表现出黏性。
(2)牛顿内摩擦定律①切应力~剪切(角)变形速率:d d d d u y tθτμμ==(0τ=,能否说明是理想流体?静止的粘性流体0τ=) ②μ—动力粘度系数(Pa s ⋅,动力学量纲);ν—运动黏度(2m /s ,运动学量纲),νμρ=。
③当温度升高时,液体的粘性降低,而气体的粘性增大。
④牛顿内摩擦定律适用条件:一维、层流、牛顿流体。
⑤应用牛顿内摩擦定律的相关计算:平移和旋转缝隙内的剪切流动。
⑥牛顿流体与非牛顿流体4、理想流体假设①理想流体假设是忽略粘性影响的假设,可近似反映粘性作用不大的实际流动,粘性作用不大是相对于其它因素的作用而言的。
②忽略粘性影响实际上就是忽略切应力,由于μ是流体的客观属性,所以往往是在变形速率不大的区域将实际流体简化为理想流体。
③理想流体假设给流体问题的处理带来很大的方便,可以大大简化理论分析过程。
5、流体的压缩性和膨胀性(Compressibility & Expansibility )(1)压缩性定义为流体的体积随压力的增大而变小的特性。
用体积压缩系数p α或体积弹性模数1/p E α=表示。
①体积压缩性系数:d /d /d d p V V p p ρρα-==;②体积弹性模数:1d d /p p E αρρ==。
E 越大,越不易被压缩。
(2)膨胀性通常称热膨胀性,是指在压强不变的情况下,流体体积随温度升高而增大的特性。
可用体积膨胀系数V α—单位温度的体积相对变化率表示。
体积膨胀系数:d /d /d d V V V T Tρρα==-。
V α越大,越易膨胀。
(3)与液体相比,气体通常具有显著的压缩性和膨胀性。
6、不可压缩流体假设①不可压缩流体同样是流体力学中的重要假设模型之一。
为研究问题方便,规定等温条件下,压缩系数和体积膨胀系数等于零的流体为不可压缩流体,即忽略不可压缩流体假设忽略压缩性和膨胀性。
②对于不可压缩流体有:D D 0t ρ=,0∇⋅=u 。
在绝大多数情况下,不可压缩流体的密度为常数。
从严格意义上来说,只有不可压缩、均质流体的密度才为常数。
③一般情况下可将液体看作不可压缩流体,只有在某些特殊情况下,如水下爆炸、水击、热水采暖等问题时,才必须考虑压缩性和膨胀性。
④尽管气体的压缩性和膨胀性比较显著,但当气流速度远小于音速时,密度变化不大,仍可采用不可压缩流体假设。
7、液体的表面张力特性(1)表面张力①由于分子间引力作用,在液体的自由表面上产生极其微小的拉力,称为表面张力。
②表面张力只发生在液体与气体、固体或者与另一种不相混合的液体的界面上。
③表面张力的作用使液体表面有尽量缩小的趋势,从而使表面积最小。
表面张力现象是常见的自然现象,如水滴和气泡的形成、液体的雾化,毛细管现象等。
④表面张力的大小用液体表面上单位长度所受拉力来度量,用表面张力系数σ 表示。
⑤表面张力方向垂直长度方向,沿着自由表面切向。
⑤表面张力很小,例如水在200C 时的表面张力为0.0728N/m ,一般可以不予考虑。
但在液面曲率半径很小时,表面张力有时可达到不可忽略的程度。
(2)毛细管现象①将直径很小两端开口的细管竖直插入液体中,由于表面张力的作用,管中的液面会发生上升或下降的现象,称为毛细管现象。
②毛细管现象中液面究竟上升还是下降,取决于液体与管壁分子间的吸引力(附着力)与液体分子间的吸引力(内聚力)之间大小的比较:附着力>内聚力,液面上升;附着力<内聚力,液面下降。
③由液体重量与表面张力的铅垂分量相平衡,确定毛细管中液面升降高度h ,4cos h gdσθρ=。
④为减小毛细管现象引起误差,测压用的玻璃管内径应不小于10mm 。
1-3 作用在流体上的力流体不能承受集中力,只能承受分布力。
分布力按表现形式又分为:质量力、表面力。
1、质量力(mass force ,body force )①质量力是指作用在隔离体内每个流体质点上的力,其大小与流体质量成正比。
对均质流体也称为体积力。
②质量力是一种远程力。
最常见的质量力是重力(Gravity)、惯性力(Iinertia force )。
③单位质量力(即单位质量流体所承受的质量力)矢:x y z f f f X Y Z =++=++f i j k i j k ,单位质量力具有加速度的单位(m/s 2)。
④当质量力仅为重力时,在直角坐标系中(z 轴向上):0,0,x y z f f f g ===-。
2、表面力①表面力是指作用在隔离体表面上的力,其大小与受力作用的表面面积成正比。
表面力是相邻流体或其他物体对隔离体作用的结果。
②表面力分布在流体面上,是一种接触力。
常见的表面力有压力(法向力)、切向力、表面张力(surface tension)。
③定义表面力的面积密度,即单位面积上流体所承受的表面力为应力(N/m 2,Pa),0lim n A A ∆→∆=∆P p 。
应力n p 是矢量,可分解成法向应力(p 或σ)和切应力(τ)。
④凡谈及应力,应注意明确以下四个要素: ✧ 哪一点的应力(空间位置)——作用点; ✧ 哪个方位作用面(一般用作用面的法线方向表征)上的应力——作用面; ✧ 作用面的哪一侧流体是研究对象(表面力的受体),从而决定法线的指向——受力侧; ✧ 应力在哪个方向上的分量——作用方向。
附:流体力学课程中使用的单位制一些重要物理量的数值(见第一章课件)。
第二章 流体静力学基本要求❖ 掌握流体静压强的概念及其特性,掌握流体静压强的计测和表示方法;❖ 掌握流体平衡微分方程,了解流体的绝对和相对平衡;❖ 熟练进行重力场中静止流体压强分布和平面与曲面上静水总压力计算。
✧ 流体静力学(fluid statics)研究流体的平衡规律,由平衡条件求静压强分布,并求静水总压力。
✧ 静止是相对于坐标系而言的,不论相对于惯性系中的绝对静止或非惯性系中的相对静止的情况,流体质点之间均没有相对运动,因此粘性将不起作用,所以流体静力学的讨论不须区分流体是实际流体还是理想流体。
2-1 流体静压强特性1、流体静压强的两个基本特性①静压强作用的垂向性:静止流体的应力只有内法向分量—静压强(静止流体内的压应力)。
②静压强的各向等值性:静压强的大小与作用面的方位无关—静压强是标量函数。
2、静压强场静止流体的应力状态只须用一个静压强标量场(,,)p x y z 来描述,有了这个静压强场,即可知道在任意一个作用点、以任意方位n 为法向的面元上的应力为:(,,)(,,)n x y z p x y z =-p n 。
2-2 流体平衡微分方程1、平衡微分方程的推导:静止流体中取微元体→各坐标方向微元体受力分析(质量力、表面力)→列各坐标方向的受力平衡方程。
2、平衡微分方程——欧拉平衡方程(1775)(1)分量形式: 101010p X x p Y y p Z z ρρρ⎧∂-=⎪∂⎪⎪∂-=⎨∂⎪⎪∂-=⎪∂⎩(2)矢量形式: 10p ρ-∇=f 其中:X Y Z =++f i j k ,p p p p x y z ∂∂∂∇=++∂∂∂i j k ,x y z∂∂∂∇≡++∂∂∂i j k 。