流体力学要点
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流体力学知识点范文流体力学是研究流体静力学和流体动力学的一个学科,涉及到流体的运动、力学性质以及相关实验和数值模拟方法。
流体力学的应用广泛,包括气象学、海洋学、土木工程、航空航天工程等领域。
以下是流体力学的一些重要知识点。
1.流体的性质流体是一种能够自由流动的物质,包括气体和液体。
与固体不同,流体具有可塑性、可挤压性和物质变形后恢复自然形状的性质。
流体的密度、压力、体积、温度和粘度是流体性质的基本参数。
2.流体的运动描述流体的运动包括膨胀、收缩、旋转和流动等。
为了描述流体的运动,需要引入一些描述流体运动的物理量,如速度、流速、加速度和流量。
流体的速度矢量表示流体粒子的运动方向和速度大小。
3.流体静力学流体静力学研究的是在静压力的作用下,流体内各点之间的静力平衡关系。
流体的静力压力与深度成正比,由于流体的可塑性,静压力会均匀传输到容器中的各个部分。
流体静力学应用于液压系统、液态储存设备和液压机械等领域。
4.流体动力学流体动力学研究的是流体在外力作用下的运动行为。
流体动力学分为流体动力学和流体动量守恒两个方面。
流体动力学研究的是流体的速度和加速度,以及流体流动的力学性质。
流体动量守恒研究的是流体在内外力作用下动量的转移和守恒。
流体动力学应用于气象学、水力学、航空航天工程等领域。
5.流体的流动方程流体力学的基本方程是质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体的质量守恒原理,即质量在流体中是守恒的。
动量守恒方程描述了流体的动量守恒原理,即外力对流体的动量变化率等于流体的加速度乘以单位质量的流体体积。
能量守恒方程描述了流体的能量守恒原理,即流体在流动过程中能量的转化和传输。
6.流体力学问题的数值模拟由于流体力学问题具有复杂性和非线性性,很多问题难以通过解析方法得到解析解。
因此,数值模拟成为解决流体力学问题的一种重要方法。
数值模拟方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
这些方法通过将流体力学问题离散化为一组代数方程来进行数值求解。
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。
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。
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。
流体学小知识点总结
流体力学的基本概念包括流体的性质如压力、密度、黏度、表面张力、粘性、并且需要注意流体的类型如牛顿流体和非牛顿流体。
流体的运动包括流体的直线运动和曲线运动,对于流体力学的研究,需要了解如何描述流体的运动、速度分布和流线等。
此外,还需要了解流体力学的实验方法和模拟方法,包括雷诺数、科里奥利力等。
最重要的应用是通过流体的运动来实现工程的设计和改进。
在空气动力学中,翼型设计是重要的一环,研究翼型在各种条件下的流动特性,以及飞机、汽车等车辆的空气阻力可以有效地减少气动力的损失,提高能效。
在水力学中,通过研究河流、水库、水电站的水流情况,可以避免水灾、引发治理。
当然,还有其他很多应用,如气象学、地质学等等。
总之,流体力学是一门非常有用和有趣的学科,通过研究流体的性质和运动规律,可以帮助人类更好地理解自然,同时也为工程技术的发展提供了重要的理论工具。
通过对流体力学的学习,不仅可以提高自己的物理学水平,更可以为人类社会的发展贡献自己的力量。
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。
流体力学知识点
流体力学(Fluid mechanics)是研究在不压缩前提下运动的流体(包括气体和液体)运动规律及其在实际问题中的应用的科学。
下面是一些流体力学的知识点:
1. 流体概念:流体是指那些具有自由形态的物质,包括液体和气体。
与之相对的是固体,它们的形状和容积是固定的。
2. 流量和流速:流量是指在单位时间内流体穿过某一截面积的体积,通常用Q表示。
流速是流体穿过单位截面的速度,通常用v表示。
3. 黏性:黏性是流体抵抗形变的能力,也就是流体对于剪切力的反应。
黏性可以影响流体的流动行为,如引起粘滞力、涡旋等。
4. 涡旋和湍流:涡旋是流体中的一种自旋结构,能够影响周围流体的运动。
当流速足够高或管道过窄时,涡旋可以导致湍流,这对于流体的传输和控制有重要的影响。
5. 流体静力学:流体静力学是研究静止流体的行为和力学性质的学科,例如容器中的压强、静水压、浮力,以及流体静态的稳定性和压强分布等。
6. 流体动力学:流体动力学是研究流体在运动状态下行为和性质的学科。
它主要研究流体的动量、能量、质量守恒,并探讨流体在各种条件下的运动规律。
以上是一些流体力学的基本知识点,涵盖了流体特性、流动规律、流体静力学和流体动力学等方面。
流体力学在许多领域有广泛的应用,如工程、航天、海洋、气象等,都离不开对流体物理规律的深入理解和应用。
第一章1、连续介质假设:把流体当作是由密集质点构成的、内部无间隙的连续体来研究。
2、表面力:通过直接接触,作用在所取流体表面上的力,简称面力。
3、质量力:作用在所取流体体积内每个质点上的力。
因力的大小与流体质量成比例,故称质量力。
4、流体密度:单位体积内流体所具有的质量称为密度。
5、流体重度:单位体积内流体所具有的重量称为重度。
6、黏性:流体微团发生相对运动运动时,产生的一种抵抗变形、阻碍流动的性质。
7、可压缩性: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。
8、理想流体:一种设想的均匀的无黏性而不可压缩的流体,这种流体的密度在流体运动中的个别变化为零,速度散度也为零。
8、实际流体:有黏性、可压缩的流体。
9、流体:液体和气体合称流体。
流体的基本特征是具有流动性。
10、流动性:流体在微小剪应力作用下,连续变形的特性。
11、固体没有流动性,流动性是区别流体和固体的力学特征。
12、流体力学的研究方法大体分为理论方法、数值方法、实验方法三种。
简答:水的黏度随温度升高而减小,因为液体分子间的距离很小,分子间的引力即黏聚力,是形成黏性的主要因素,温度升高,分子间距离增大,黏聚力减小,黏度随之减小;空气的黏度随温度的升高而增大,因为气体分子间的距离远大于液体,分子热运动引起的动量交换,是形成黏性的主要因素,温度升高,分子热运动加剧,动量变换加大,黏度随之增大。
牛顿内摩擦力产生条件:流体微团的相对运动。
第二章1、绝对静止:以地球作为惯性参考坐标系,当流体相对于惯性坐标系静止时,称流体处于……2、相对静止:以地球作为惯性参考坐标系,当流体相对于非惯性坐标系静止时……3、静压强两个特征:应力的方向沿作用面的内法线方向;静压强的大小与作用面方位无关。
4、等压面:压强相等的空间点构成的面(平面或曲面)称为等压面。
5、自由液面:可以自由流动的液面称为自由液面。
6、绝对压强:是以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强,pabs7、相对压强:是以当地大气压为基准起算的压强,p8、真空度:指绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值,pv。
流体力学知识点流体力学是研究流体(包括液体和气体)的运动规律以及流体与固体之间相互作用的学科。
它在许多领域都有着广泛的应用,如航空航天、水利工程、化工、生物医学等。
下面我们来一起了解一些流体力学的重要知识点。
一、流体的性质流体具有易流动性,即它们在微小的切应力作用下就会发生连续的变形。
流体的密度和黏度是两个重要的物理性质。
密度是指单位体积流体的质量。
对于均质流体,密度是一个常数;对于非均质流体,密度会随位置而变化。
例如,空气在不同高度的密度不同。
黏度则反映了流体内部的内摩擦力。
黏度大的流体,如蜂蜜,流动起来比较困难;而黏度小的流体,如水,流动相对容易。
二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的压力分布规律。
帕斯卡定律指出,在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体各点。
这在液压系统中有着重要的应用。
另一个重要的概念是浮力。
当物体浸没在流体中时,它受到的浮力等于排开流体的重量。
这就是阿基米德原理。
例如,船舶能够漂浮在水面上,就是因为受到的浮力等于其自身的重量。
三、流体运动学流体运动学关注流体的运动方式和描述方法。
流线是用来描述流体流动的重要概念。
流线是在某一瞬时,在流场中画出的一条空间曲线,在该曲线上,流体质点的速度方向与曲线相切。
流量是指单位时间内通过某一截面的流体体积或质量。
四、流体动力学流体动力学研究流体运动与受力之间的关系。
伯努利方程是流体动力学中的一个关键方程,它表明在理想流体的稳定流动中,沿着一条流线,总水头(位置水头、压力水头和速度水头之和)保持不变。
例如,在水平管道中,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。
这可以解释为什么飞机机翼上方的流速快、压力低,从而产生升力。
五、黏性流体的流动实际流体都具有黏性。
在黏性流体的流动中,会产生内摩擦力,导致能量损失。
层流和湍流是两种常见的流动状态。
层流时,流体的质点作有规则的平行运动,各层之间互不干扰;而湍流时,流体的质点作不规则的随机运动。
流体力学相关知识点流体力学是一门研究流体(液体和气体)的力学行为的学科。
以下是流体力学中的一些基本概念和知识点:1. 牛顿粘性定律:流体力学中的内摩擦力或粘性力,与相对速度梯度和接触面面积成正比,与流体的物理属性(粘度)有关。
2. 伯努利定理:在不可压缩、无粘性的理想流体中,流体的总能量(动能+势能)沿流线保持不变。
3. 斯托克斯定理:在重力和表面张力作用下的粘性流体,如果流动是小扰动引起的,则流线是围绕封闭曲线的闭合曲线。
4. 泊肃叶定律:在一定条件下,粘性流体在管道中流动时,其流量Q与管道半径r,流体粘度μ及管道长度L成正比,与压强差ΔP成正比。
5. 库塔流定理:在二维不可压缩、无粘性的理想流体中,如果存在一个封闭的不可穿透的曲线(库塔流线),则在该曲线所包围的区域内,存在一个与之相对应的稳定流体运动。
6. 欧拉方程:描述了流体运动的动量变化率等于外力(体积力与表面力之和)对该流体微元的作用。
7. 雷诺方程:描述了粘性流体在管内层流时,其动量方程如何受到粘性的影响。
8. 纳维-斯托克斯方程:描述了考虑粘性效应的流体运动的动量、能量和组分变化等基本方程。
9. 普朗特边界层方程:描述了流体在物体表面附近形成边界层后,边界层的动量、能量和组分变化等基本方程。
10. 流体静力学:研究流体静止时的平衡状态及对固体壁面的压力和作用力。
11. 流体动力学:研究流体运动的基本规律,包括速度场、压力场、温度场等。
12. 湍流理论:研究湍流的形成、发展和衰减机理,建立湍流模型并求解湍流运动的基本方程。
13. 流动稳定性理论:研究流体运动的稳定性问题,分析流体微小扰动的发展和演化过程。
14. 计算流体力学:通过数值方法求解流体力学的基本方程,模拟和分析流体运动的规律和特性。
以上是流体力学中的一些基本概念和知识点,它们是理解和解决实际工程问题的基础。
《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。
流体力学知识点总结流体力学是一门研究流体(包括液体和气体)的运动规律以及流体与固体之间相互作用的学科。
它在许多领域都有着广泛的应用,如航空航天、水利工程、能源开发、生物医学等。
下面将对流体力学的一些重要知识点进行总结。
一、流体的物理性质1、密度和比容密度是指单位体积流体的质量,用ρ 表示。
比容则是单位质量流体所占的体积,是密度的倒数,用ν 表示。
2、压缩性和膨胀性压缩性是指流体在压力作用下体积缩小的性质,通常用体积压缩系数β 来表示。
膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的性质,用体积膨胀系数α 来表示。
液体的压缩性和膨胀性通常较小,可视为不可压缩和不可膨胀流体;而气体的压缩性和膨胀性较为显著。
3、粘性粘性是流体内部产生内摩擦力以阻碍流体相对运动的性质。
粘性的大小用动力粘度μ 或运动粘度ν 来表示。
牛顿内摩擦定律指出,相邻两层流体之间的切应力与速度梯度成正比。
4、表面张力液体表面由于分子引力不均衡而产生的沿表面切线方向的拉力称为表面张力。
表面张力会使液体表面有收缩的趋势,在一些涉及小尺度流动的问题中需要考虑。
二、流体静力学1、静压强及其特性静止流体中任一点的压强大小与作用面的方位无关,只与该点的位置有关,即静压强各向同性。
2、欧拉平衡方程在静止流体中,单位质量流体所受的质量力和表面力平衡,由此可以导出欧拉平衡方程。
3、重力作用下的静压强分布在重力作用下,静止液体中的压强随深度呈线性增加,其计算公式为 p = p0 +ρgh,其中 p0 为液面压强,h 为深度。
4、压力的表示方法绝对压强是以绝对真空为基准计量的压强;相对压强是以当地大气压为基准计量的压强。
真空度则是当绝对压强小于大气压时,相对压强为负值,其绝对值称为真空度。
5、作用在平面上的静水总压力对于垂直放置的平面,静水总压力的大小等于受压面面积与形心处压强的乘积,其作用点位于受压面的形心之下。
6、作用在曲面上的静水总压力将曲面所受静水总压力分解为水平方向和垂直方向的分力进行计算。
流体力学简答题(知识要点)为什么圆管进口段靠近管壁的流速逐渐减小?而中心点的流速是逐渐增大的?进口附近断面上的流速分布较均匀,流速梯度主要表现在管壁处,故近壁处切应力很大,流动所受的阻力也很大,至使流速渐减。
管中心处流速梯度很小,t小,阻力很小,使流速增大。
直至形成一定的流速梯度及切应力,使各部分流体的能耗与能量补充平衡。
紊流研究中为什么要引入时均概念?紊流时,恒定流与非恒定流如何定义?把紊流运动要素时均化后,紊流运动就简化为没有脉动的时均流动,可对时均流动和脉冲分别加以研究。
紊流中只要时均化的要素不随时间变化而变化的流动,就称恒定流。
紊流的切应力有哪两种形式?它们各与哪些因素有关?各主要作用在哪些部位?粘性切应力主要与流体粘度和液层间的密度梯度有关。
主要在近壁处。
附加切应力主要与流体的脉动程度和流体的密度有关,主要作用在紊流核心出脉动程度较大地方。
紊流中为什么存在粘性底层?其厚度与哪些因素有关?其厚度对紊流分析有何意义?紊流时断面上流层的分区和流态分区有何区别?粘性底层,紊流核心:粘性、流速分布与梯度;层流、紊流:雷诺数紊流为什么存在粘性底层?其厚度与哪些因素有关,其厚度对紊流分析有何意义?在近壁处,因液体质点受到壁面的限制,不能产生横向运动,没有混掺现象,流速梯度du/dy很大,粘滞切应力t仍然起主要作用。
粘性底层很薄,但对能量损失很大。
圆管紊流的流速如何分布?粘性底层:线性分布,紊流核心处:对数或指数管径突变的管道,当其他条件相同时,若改变流向,在突变处所产生的局部水头损失是否相等?为什么?不等,固体边界不同,如突扩与突缩局部阻力系数与哪些因素有关?选用时应该注意什么?固体边界的突变情况、流速;局部阻力系数应与所选取的流速相对应。
如何减小局部水头损失?让固体边界趋于流线型边界层内是否一定是层流?影响边界层内流态的主要因素有哪些?否,有层流、紊流边界层;粘性、流速、距离边界层分离是如何形成的?如何减小尾流的区域?因压强沿流动方向增高,以及阻力的存在,使得边界层内动量减小,形成边界层的分离。
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。
流体力学第一章绪论1、流体力学是研究流体平衡和宏观运动规律的科学。
研究方法:理论分析方法、实验研究方法、数值计算方法2、流体:在任何微小的剪切力的作用下都能产生连续变形的物质(流体的流动性)。
自然界物质存在的主要形态:固态、液态和气态。
气体、液体统称流体。
①流体具有流动的特征。
切力停止作用时,在弹性极限内固体可以恢复原来形状,流体只是停止变形。
②在静止状态下,固体能同时受法向应力和切向应力,流体仅能受法向应力,只有在运动状态下才能同时受法向应力和切向应力。
③固体有一定的形状,而流体则取其容器的形状。
3、流体力学中研究流体运动时所取的最小流体微元是:体积无穷小而又包含大量分子的流体微团。
连续介质模型:不必去研究流体的微观分子运动,而只研究描述流体运动的宏观物理属性,可以不考虑分子间存在的间隙,而把流体视为有无数连续分布的流体微团组成的连续介质。
根据连续介质模型,流体的密度、压强、速度、温度等物理量一般在空间和时间上都是连续分布的,都应该是空间坐标和时间的单值连续可微函数,4、表面力:与周围流体或物体的相互作用力,分布于有限流体的表面。
质量力:某种力场作用在流体全部质点上的力。
质量力的大小与流体的质量成正比。
5、①密度:单位体积流体所具有的质量,以符号ρ表示,单位对于非均质流体,密度随点而异。
均质流体,其密度:②相对密度(比重): 在共同的特定条件下某一流体的密度与另一参考流体的密度之比,符号,③比体积:单位质量的流体所占有的体积称为比体积,用ν表示,单位④混合气体的密度6、①压缩性:温度不变时,流体的体积在压力作用下体积缩小的性质。
压缩系数:一定温度下,单位压强增量引起的体积变化率。
②膨胀性:压力不变时,流体的体积随温度升高而增大的性质。
膨胀系数:一定压力下,单位温升引起的体积变化率。
7、①流体的粘性:流体的粘性是指流体流动时产生内摩擦力的性质,粘性是流体的固有物理属性。
流体的粘性只有在运动状态下才能显示出来。
②牛顿内摩擦定律公式为,公式适用条件:牛顿流体做层流运动。
其中为速度梯度,表示与流速相垂直的方向上的速度的变化率。
为动力粘度,表明在运动状态下,流体具有抵抗剪切变形速率的能力的量度,单位Pa·s③切应力τ:单位面积上的内摩擦力流体流动的速度梯度等于流体微团的角变形速度,各流层间切向应力和流体微团的角变形速度成正比④运动粘度:动力粘度和密度的比值,用表示,,单位:⑤流体的动力黏度变化规律:主要与流体的种类及温度有关,液体黏性随温度升高而减小,气体黏性随温度升高而增大。
8、①自由表面:当液体和气体接触时便会出现液体同气体间的交界面,这个交界面成为液体的自由表面。
表面自由能的大小与面积成正比。
表面张力是拉力,单位长度上所受到的拉力定义为表面张力系数,用表示,单位:。
温度升高,表面张力减小②内聚力:同一液体分子之间的吸引力。
附着力:液体与固体分子之间的吸引力附着力大于内聚力,管内液面上升。
附着力小于内聚力,管内液面下降。
③毛细现象:当把直径很小两端开口的细管插入液体中时,表面张力的作用将使液体出现升高或下降的现象。
第二章流体静力学1、流体静力学研究流体处于平衡状态时各种物理量的分布规律。
流体整体对于地球没有相对运动——绝对静止。
流体整体相对地球有相对运动,但流体各质点之间没有相对运动——相对静止。
流体处于平衡状态时,流层之间以及流体与固体之间没有相对运动,没有切向应力,流体不呈现粘性。
2、压强:在流体内部或流体与壁面间存在的单位面积上的法向作用力。
静压强:流体处于静止状态时,流体的压强。
静压强特点:①流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。
②静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关,是点的坐标的连续可微函数。
3、流体平衡微分方程式:物理意义:在静止流体内的任一点上,作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡。
4、①压强差公式:()表明:压强的增量取决于单位质量力和坐标增量。
②在流体中,压强相等的各点所组成的面称为等压面。
互不掺混的两种液体,平衡时其分界面即等压面。
势函数存在的力称为有势的力。
势函数等于常数的面称为等势面。
在势力场中质量力垂直于等势面。
等势面也是等压面。
③等压面与等密度面平行的流场是正压流场,简称正压流场的流体为正压流体,不可压缩流体是正压流体。
5、流体静力学基本方程式:()适用范围:重力作用下的平衡状态均质不可压缩流体。
物理意义:在重力作用下静止流体中各点的单位重量流体的总势能是相等的。
Z—单位重量流体对某一基准面的位势能。
—单位重量流体的压强势能。
位势能和压强势能之和称为单位重量流体的总势能。
几何意义:在重力作用下静止流体中各点的静水头都是相等的。
单位重量流体具有的能量用液柱高度来表示称为水头。
—单位重量流体的位置水头。
—单位重量流体的压强水头。
位置水头和压强水头之和称为静水头。
在静止液体中,任意一点的静压强由两部分组成:自由液面上的压强和该点到自由液面的单位面积上的液柱重量。
6、绝对压强:以完全真空时的绝对零压强()为基准来计量的压强称为绝对压强。
计示压强:以当地大气压强为基准来计量的压强称为计示压强。
真空:负的计示压强,称为真空或负压强。
当压强比当地大气压强低时,流体压强与当地大气压强的差值称为真空度。
真空以液柱表示时称为真空高度。
绝对压强等于零的状态称为完全真空。
7、①水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡静压强分布规律:()自由液面方程:②等角速度旋转容器中液体的相对平衡静压强分布规律:()自由液面方程:顶盖中心开口的旋转容器:()液体作用在顶盖上的计示压强:顶盖边缘开口的旋转容器:(())液体作用在顶盖上的真空:()8、①静止流体作用在平面上的总压力:平面的形心即平面的几何中心。
作用点:取水平轴为x轴有长方形圆②静止液体作用在曲面上的总压力:()③静止流体作用在潜体和浮体的总浮力:第三章流体运动学和动力学基础1、流场:充满运动的连续流体的空间。
其中流体质点的加速度(速度的质点导数)由两部分组成:①当地加速度,时变加速度。
空间点上流体质点的速度随时间变化引起的加速度。
②()迁移加速度,位变加速度。
空间点上流体质点的速度随坐标变化引起的加速度。
称为当地导数,称为迁移导数。
流体质点的物理量对于时间的变化率称为该物理量的质点导数。
2、①流场中的流动参数不随时间变化的流动称为定常流动,否则为非定常流动。
流动参数是一个坐标的函数的流动为一维流动;流动参数是两个坐标的函数的流动为二维流动;流动参数是三个坐标的函数的流动为三维流动。
②流体质点运动的轨迹称迹线。
表示某一特定的流体质点在不同时刻,或者说运动的空间不同位置时其速度方向的图案。
③流线是在给定时刻其上每一点的流体速度矢量均与该线相切的曲线。
流线是用来描述某一特定时刻流场中各点的速度方向的曲线3、在流场中作一不是流场的封闭曲线,过该周线上的所有流线组成的管状表面称为流管;流管中的流体成为流束。
单位时间流过某截面的流体量称为流量。
处处与流线垂直的截面称为有效截面。
平均流速为有效截面上流速的平均值,等于体积流量除以有效面积。
在总流的有效截面上,流体与固体壁面接触的长度称为湿周,用表示。
总流的有效截面积和湿周之比称为水力半径,用表示。
当量直径等于4倍的水力半径系统的物理量随时间的变化率与控制体内这种物理量随时间的变化率及其经过控制面的净通量之间的关系——输运公式。
4、积分形式的连续方程:表示控制体内流体质量的时间变化率与通过控制面的流体质量净通量之和等于零不可压缩流体定常一维流动化简为:5、动量定理:流体系统动量的时间全变化率等于作用在系统上的外力的矢量和。
①惯性坐标系中的动量方程:在定常流动条件下,经过控制面流体动量的净通量矢量等于作用在控制体内流体上所有外力的矢量和,与控制体内的流动状态无关。
定常管流的动量方程: 方程:此时质点绝对加速度为②旋转坐标系中的动量( )6、能量守恒与转换定律:流体系统中能量的时间全变化率等于作用在系统上的质量力和表面力所作的功率以及与外界的换热率之和。
表明控制体内流体能量的时间变化率与经过控制面的能量净通量之和等于作用在控制体内流体上的质量力和表面力所作的功率以及与外界的换热率之和 。
重力作用下绝能流动积分形式的能量方程:7、伯努利方程:重力作用下不可压缩理想流体一维定常流动的能量方程常数 单位重量流体的伯努利方程 物理意义: 沿同一微元流束或流线,单位重力流体的动能、位势能、压强势能之和为常数。
几何意义:212121()()()v xx x v y y y v z z z q v v F q v v F q v v F ρρρ⎧-=∑⎪-=∑⎨⎪-=∑⎩22v p z H g gρ++=沿同一微元流束或流线,单位重力流体的速度水头、位置水头、压强水头之和为常数,即总水头线为平行于基准面的水平线。
第四章相似原理和量纲分析1、流体的力学相似是指两个流场的力学相似,即在流动空间的各对应点和各对应时刻,表征流动过程的所有物理量各自互成一定比例。
包括:①几何相似:模型与原型的全部对应的线性长度均成一固定比例。
(长度、面积、体积)②运动相似:模型与原型的流场对应时刻、对应点流速的方向相同、大小的比例相等,即它们的速度场相似。
(加速度、体积流量、运动粘度、角速度)③动力相似:模型与原型的流场对应点作用在流体微团上的各类力中同类力的方向相同、大小的比例彼此相等,即它们的动力场相似。
(力、力矩、压强、功率、动力粘度)流场的几何相似是流动的力学相似的前提条件,动力相似是决定运动相似的主导因素,运动相似是几何相似和动力相似的表现2、动力相似准则:在几何相似的条件下,两种物理现象保证相似的条件或准则。
流动相似的本质是原型和模型被同一个物理方程所描述,这个物理方程即相似准则方程。
①牛顿数:作用力与惯性力的比值牛顿相似准则:模型与原型的流场动力相似,它们的牛顿数必定相等。
②弗劳德数:惯性力与重力的比值重力相似准则(弗劳德准则):二流动的重力作用相似,它们的弗劳德数必定相等。
③雷诺数:惯性力与粘滞力的比值粘滞力相似准则(雷诺准则):二流动的粘滞力作用相似,它们的雷诺数必定相等。
④欧拉:总压力与惯性力的比值压力相似准则(欧拉准则):二流动的压力作用相似,它们的欧拉数必定相等。
⑤柯西数:惯性力与弹性力的比值为体积模量弹性力相似准则(柯西准则):二流动的弹性力作用相似,它们的柯西数必定相等。
⑥马赫数:惯性力与弹性力的比值为声速弹性力相似准则(马赫准则):二流动的弹性力作用相似,它们的马赫数必定相等。
3、流动相似:在对应点上、对应瞬时,所有物理量都成比例。
相似条件:凡属同一类的流动,当单值条件相似而且由单值条件中的物理量所组成的相思准则数相等时,这些流动必定相似。