流体力学8

牛顿内摩擦定律表明： 切应力与速度梯度成正比；比例系数称动力粘度。
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绪论——1.2流体的主要力学性质 3、流体的粘度
——表示流体粘滞性大小
du dy
（1） 动力粘度

( Pa s)
P(泊） 1P 0.1Pa s
（2） 运动粘度

(m 2 / s )
St : cm2 / s
/ p
β↑，压缩性↑
可知： 液体β很小
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绪论——1.2流体的主要力学性质 弹性系数： 压缩系数的倒数
E 1

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绪论——1.2流体的主要力学性质 （2）液体的热胀性 热胀系数：压强不变时，单位温度变化所引起的 体积或密度的相对变化率
V / V a T
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绪论——1.2流体的主要力学性质 4、粘性的影响因素
粘度 液体 气体
流体种类 流体温度
o 气体 温度
液体：分子内聚力是产生粘度的主要因素。 温度↑→分子间距↑→分子吸引力↓→内摩擦力↓→粘度↓ 气体：分子热运动引起的动量交换是产生粘度的主要因素。 温度↑→分子热运动↑→动量交换↑→内摩擦力↑→粘度↑
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绪论——1.1概述
应
用
重要的专业基础课程，该课程的目的是 为了学习专业课以及从事技术工作提供必要 的基础理论和实践技能
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绪论——1.1概述
主要内容
绪论 流体静力学 不可压缩一元流体动力学 流动阻力和能量损失 管路计算 附面层与绕流阻力 孔口、管嘴出流和气体射流
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6
方法2： Van Leer 分裂 （不单独处理压力）
u
f
u
2
p
(E p)u
p c2 /
E p H 1 u2 p 1 u2 1 c2
2
1 2
1
M
f
c
uM
c
/
uM / 2 c / ( 1)
验证 f f f
M 1 f f,f 0 M 1 f 0, f f
1 0
f
cM
u
p
f
c
f
p
H 0
M M M M 0; M 0
p p p
5
M 当 M 1 M (M 1)2 / 4 当
0 当 M 1
M 1
0 M 1 M (M 1)2 / 4
M M 1
M M M p p p
M 1
特点： 连续、光滑、无可调参数
u 0 t x
被动标量方程
分裂形成简单
f u u u
1. 流通矢量分裂(FVS)
1) Steger-Warming分裂
f f f
f AU S1ΛSU
k
k
(2k 2 )1/ 2 2
1维：
f%(λ%)
2
(
2( 1)%1 %2 %3 2( 1)%1u %2 (u c) %3(u c)
区域物理量的近似值
f hll
fZLRfL
if ZL 0 ZLfR ZRZL (UR
ZR ZL
UL)
if
fR if ZR 0
ZL 0 ZR
Ref.： E. F. Toro: Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics, Springer, 2009 (Third Edition)

2、水泵吸水管的水力计算 离心泵吸水管水力计算，主要为确定泵的安装高 度，即泵轴线在吸水池水面上的高度Hs 取吸水池水面1-1和水泵进口断面2-2，列伯诺里方程 pa p2 α υ 2 0+ + 0 = Hs + + + hl ρg ρ g 2g pa − p2 υ2 l − (α + λ + ∑ ζ ) Hs = ρg 2g d 2 υ l = hv − (α + λ + ∑ ζ ) d 2g
2 3
Si = a ili
Si —— 管段的阻抗s2/m5
3、串联管道计算公式
Q1 = Q2 = Q3 = Q
2 1 2 2 2 3
H = S 1Q + S 2 Q + S 3 Q
例6-5：上题如车间需水量Q =0.152m3/s，管线布 置、地面标高及供水点需自由水头都不变，试设计 水塔高度。
解：按比阻计算，先验算阻力区
4Q 4 × 0.152 υ= 2 = = 1.21m/s 2 πd π × 0.4
v >1.2m/s，比阻不需修正,直接查表6-4得a=0.2232s2／m6
1.3
0.3
已知v、d、J中任两个量，便可直接由表6-7查出另一 个量，使得计算工作大为简化
例 6-4：水塔向车间供水，铸铁管l=2500m， d=400mm，水塔地面标高▽1=6lm，水塔水面距地 面的高度H1=18m，车间地面标高▽ 2=45m，供水 点需要的自由水头H2=25m，求供水量Q 解：作用水头 H=(▽1+ H1)- (▽2+ H2) = (61+18)- (45+ 25) = 9m
2
(过渡区)

1、流体:在静力平衡时,不能承受拉力或剪力的物体。

2、连续介质:由无穷多个、无穷小的、紧密毗邻、连绵不断的流体质点所组成的一种绝无间隙的连续介质。

3、流体的黏性:流体运动时,其内部质点沿接触面相对运动,产生的内摩擦力以阻抗流体变形的性质。

4、流体的压缩性:温度一定时,流体的体积随压强的增加而缩小的特性。

5、流体的膨胀性:压强一定时,流体的体积随温度的升高而增大的特性。

6、不可压缩流体:将流体的压缩系数和膨胀系数都看做零,称作不可压缩流体。

/密度等于常数的流体,称作不可压缩流体。

7、可压缩流体:流体的压缩系数和膨胀系数不等于零,称作可压缩流体。

/密度不等于常数的流体,称作可压缩流体。

8、质量力:指与流体微团质量大小有关并且集中作用在微团质量中心上的力。

9、表面力:指与流体表面积有关且分布作用在流体表面上的力。

10、等压面:流体中压强相等的各点所组成的平面或曲面叫做等压面。

11、绝对压强:以绝对真空或完全真空为基准计算的压强称绝对压强。

12、相对压强:以大气压强为基准计算的压强称相对压强。

13、真空度:如果某点的压强小于大气压强时,说明该点有真空存在,该点压强小于大气压强的数值称真空度。

14、迹线:指流体质点的运动轨迹,它表示了流体质点在一段时间内的运动情况。

15、流线:指流体流速场内反映瞬时流速方向的曲线,在同一时刻处在流线上所有各点的流体质点的流速方向与该点的切线方向重合。

16、定常流动:如果流体质点的运动要素只是坐标的函数而与时间无关,这种流动称为定常流动。

17、非定常流动:如果流体质点的运动要素,既是坐标的函数又是时间的函数,这种流动称为非定常流动。

18、流面:通过不处于同一流线上的线段的各点作出的流线,则可形成由流线组成的一个面称为流面。

19、流管:通过流场中不在同一流面上的某一封闭曲线上的各点做流线,则形成由流线所组成的管状表面,称为流管。

20、微元流束:充满于微小流管中的流体称为微元流束。