应用流体流体力学名词解释

1.粘度的变化规律 1） 液体粘度大小取决于分子间的距离和分子引力。当温度升高或压强降低时液体膨胀，分子间距增加，分子引力减小，粘度降低。反之，温度降低，压强升高时，液体粘度增大。 2）气体分子间距较大，内聚力较小，但分子运动较剧烈，粘性主要来源于流层间分子的动量交换。当温度升高时，分子运动加剧，所以粘性增大；而当压强提高时，气体的粘性增大。 2.流体静压强的两个特性：I、流体静压强垂直于其作用面，其方向指向该作用面的内法线方向。 （利用静止流体性质进行证明） II、静止流体中任意一点处流体静压强的大小与作用面的方位无关，即同一点各方向的流体静压强均相等。 3.流体静力学基本方程的能量意义和几何意义 1）能量意义：在重力场中，对均质连续不可压缩平衡流体，任意一点单位质量流体的总势能保持不变 。 2）几何意义：在重力场中，对均质连续不可压缩静止流体，其静力水头为一确定值，换句话说静力水头的连线为一平行于某一基准面的水平线。 4.液面压强的产生方式：外力施加于流体表面产生压强。 一是通过固体对流体施加外力而产生压强； 二是通过气体使液体表面产生压强； 三是通过不同质的液体使液面产生压强 5.（1）简述层流和湍流的流态特征。 *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。 ——流速较小时 *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。 ——当流体流速增大到某个值之后 （2）什么是“内摩擦力”？简述不同流态流体中“内摩擦力”的产生机理。 内摩擦力是流体内部相邻两流体层的相互作用力，称为剪切力单位面积上所受到的剪力称为剪切应力 。层流流动：基本特征是分层流动，表现为各层之间相互影响和作用较小，剪应力主要是由分子运动引起的。 湍流流动:存在流体质点的随机脉动，流体之间相互影响较大，剪应力除了由分子运动引起外，还由质点脉动引起。 （3）流体流动时产生阻力的根本原因是什么？ 流体具有粘性，所以流动时产生内摩擦力 产生形体阻力的主要原因：边界层分离„„形成尾流区„„形体 （4）什么情况下可用牛顿黏性定律计算剪切应力？牛顿型流体有哪些？ 在纯剪切流动中相邻两流体层之间的剪应力, 流体呈层流运动 牛顿流体:所有气体和大多数低相对分子质量的液体均属于此类流体，如水、汽油、煤油、甲苯、乙醇等 （5）简述温度和压力对液体和气体黏度的影响。 压力：气体的黏度随压强的升高而增加，低密度气体和液体的黏度随压强的变化较小。对常见的流体，如水、气体等,黏度随压强的变化不大，一般可忽略不计 温度：当温度升高时，液体的黏度减小，气体的黏度增加 1．流线的性质：I、定常流动中，流线与迹线重合为一条。非定常流动中，流线的位置和形状随时间而变化，因此流线与迹线不重合。 II、一般来讲，在某一时刻，通过流场中的某一点只能作出一条流线。流线既不能转折，也不能相交。 特例：驻点：速度为0的点；奇点：速度为无穷大的点（源和汇）；流线相切的点 2.工程上减少传热、传质阻力的方法 1）适当的增大流体的运动速度，使其呈湍流状态，以此降低边界层中层流部分的厚度，从而强化传热和传质 2)破坏边界层的形成，在流道内壁做矩形槽，或在管外壁放置翅片，以此破坏边界层的形成，减少传热和传质阻力。 3.缓变流动具有以下两条主要特性： （1）在缓变流动中，质量力只有重力。 （2）在同一缓变过流断面上，任何点上的静压水头都相等。 4．总流的伯努利方程应用条件 (1)恒定(定常)(2)理想流体(3)不可压缩流体(4)重力场 (5)所选过流断面流动均匀或渐变流 3．实际流体总流的伯努利方程的适用条件 （1）恒定流动； （2）沿流程流量保持不变(qv1= qv2 =qv3) ； （3）不可压缩流体（4）只在重力作用之下（质量力只有重力）； （5）所选用的过流断面必须是缓变过流断面。 4．总流的动量方程的物理意义是：在定常流动中，单位时间内，从控制面流出的动量减去流入的动量，等于作用在控制体上的外力和。 5．总流的动量矩方程的物理意义是：在定常流动中，单位时间内，从控制面流出的动量矩减去流入的动量矩，等于作用在控制体上所有的外力矩之和。 4. 湍流的特性 1）湍流除了流体质点在时间和空间上作随机运动的流动外，还有流 体质点间的掺混性和流场的旋涡性。因而产生的惯性阻力远远大于粘性阻力。所以湍流时的阻力要比层流时的阻力大得多。 2）湍流运动的复杂性给数学表达造成困难，对流体质点往往在对有限时间段取平均，称为时均法来表示。 5．圆管中的湍流，可以分成三个区域：层流底层（粘性底层）、湍流核心及过渡层。 6. 引起局部能量损失的原因主要是： （1）截面变化引起速度的重新分布 （2）流体质点相互碰撞和增加摩擦； （3）两次流； （4）流动分离形成涡旋。 3．明渠均匀流的特性： 1）过水断面的形状、尺寸及水深沿程不变。 2）过水断面上的流速分布、断面平均流速沿程不变； 因而，水流的动能修正系数及流速水头也沿程不变。 3）总水头线、水面线及底坡线三者相互平行 4．明渠均匀流产生的条件. 1）水流应为恒定流。 2）流量应沿程不变，即无支流的汇入或分出 3）渠道必须是长而直的棱柱体顺坡明渠，粗糙系数沿 程不变 4）渠道中无闸、坝或跌水等建筑物的局部干扰 流体力学知识点总结 流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律！ 流体质点： 1. 流体质点无线尺度，只做平移运动 2. 流体质点不做随即热运动，只有在外力的作用下作宏观运动； 3. 将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性； 流体元：就有线尺度的流体单元，称为流体“质元”，简称流体元。流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。 连续介质假设：假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。 连续性介质模型的内容：根据流体指点概念和连续介质模型，每个流体质点具有确定的宏观物理量，当流体质点位于某空间点时，若将流体质点的物理量，可以建立物理的空间连续分布函数，根据物理学基本定律，可以建立物理量满足的微分方程，用数学连续函数理论求解这些方程，可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。 分子的内聚力：1）当两层液体做相对运动时，两层液体的分子的平均距离加大，分子间的作用力变现为吸引力，这就是分子的内聚力。 2）液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层，漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动，表现为内摩擦力。、 3）流体在固体表面的不滑移条件：分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面，随固体一起运动或静止。 牛顿流体：动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。 牛顿的粘性定律表明：牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比，还表明对一定的流体，作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的，而不是由速度决定的： 温度对粘度的影响：温度对流体的粘度影响很大。液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度则相反，随温度的升高而增大。 压强对粘性的影响：压强的变化对粘度几乎没有什么影响，只有发生几百个大气压的变化时，粘度才有明显改变，高压时气体和液体的粘度增大。 毛细现象：玻璃管内的液体在表面张力的作用下液面升高或降低的现象称为毛细现象； 描述流体运动的两种方法 拉格朗日法：拉格朗日法又称为随体法。它着眼于流体质点，跟随流体质点一起运动，记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律，跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。 欧拉法：欧拉法又称当地法。它着眼于空间点，把流体的物理量表示为空间位置和时间的函数。空间点的物理量是指，某个时刻占据空间点的。 流体质点的物理量，不同时刻占据该空间点的流体质点不同。 速度场：速度场是由流体空间各个坐标点的速度矢量构成的场。速度场不仅描述速度矢量的空间分布，还可描述这种分布随时间的变化。 定常流动：流动参数不随时间变化的流动。反之流体参数随时间变化的流动称为不定长流动。 迹线：流体质点运动的轨迹。在流场中对某一质点作标记，将其在不同时刻的所在位置点连成线就是该流体质点的迹线。 流线：流线是指示某一时刻流场中各点速度矢量方向的假象曲线。 流面：经过一条非流线的曲线上各点的所有流线构成的面。对于定常流场，流线也是迹线。 脉线：脉线是相继通过某固定点的流体质点连城的线。 流体线：在流场中某时刻标记的一串首尾相连接的流体质点的连线，称为该时刻的流体线。由于这一串流体质点由同一时刻的标记，每一个质点到达下一时刻的流体线位置时间相同，因此又称为时间线。 流管：在流场中由通过任意非流线的封闭曲线上每一点流线所围成的管状面称为流管。 流束：流管内的流体称为流束。 总流：工程上还将管道和管道壁所围成的流体看做无数微元流束的总和，称为总流。 恒定流：以时间为标准，若各空间点上的流动参数（速度、压强、密度等）皆不随时间变化，这样的流动是恒定流，反之为非恒定流。 均匀流：若质点的迁移加速度为零，即流动是均匀流，反之为非均匀流。 内流：被限制在固体避免之间的粘性流动称为内流。 外流：外流通常是指流体对物体的外部绕流，固体壁面对流动的影响通常局限在有限的范围内，流场可以使无限的。 按照流场中涡量是否为零，可以讲流体分为无旋流动和有旋流动。 系统：是指一群确定的流体质点，在运动过程中系统的形状，体积，表面积可以不断的改变，但是要始终包含这些确定的流体质点。所有流体质点物理量的总和称为系统的物理量，更准确的应称为系统的广延量。系统的广延量随时间的变化率称为系统导数。 控制体：流场中人为选定的空间几何区域。它的边界面称为控制面。 流体的连续性原理：按照拉格朗日的观点，一个流体系统所包含的流体物质（质量）在流动过程中始终保持不变；按照欧拉的观点，如果流体的密度不变（不可压缩流体），流进控制体的物质（质量）应该等于流出控制体的物质（质量）。通常将后者称为连续性原理。 伯努力方程的适用条件：1. 无粘性流体。2. 不可压缩流体。3. 定长流动。4. 沿流线； 沿总流的伯努力的方程适用条件：1.无粘性流体。2. 不可压缩流体。3. 定常流动。4. 沿流束，并且计算截面符合缓变流条件。 非均匀流：分为渐变流和急变流，流体质点的迁移加速度很小的流动或是流线近于平行直线的流动定义为渐变流，反之为急变流 均匀流的性质对于渐变流近似成立的原因：1、渐变流的过流断面近于平面，面上各点的速度方向近于平行; 2、渐变流过流断面上的动压强与静压强的分布规律相同 湍流：湍流运动是各种大小和不同涡量的涡旋叠加而形成的流动，在湍流运动中随即和逆序运动并存。 粘性影响区域：由壁面不滑移条件，在物体周围形成从物体熟读为零到外流速速梯度的区域。 空化：液体内局部压强降低到液体的饱和蒸气压时，液体内部或液固交界面上出现的蒸气或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程 。 空蚀：当流场低压区产生的空泡运动到高压区时，或者局部流场由低压周期性的变为高压时，空泡将发生溃灭；液体中运动物体受空化冲击后，表面出现的变形和材料剥蚀现象，又称剥蚀或气蚀. 空蚀的两种破坏形式： 1. 当空泡离壁面较近时，空泡在溃灭是形成的一股微射流连续打击壁面，造成直接损伤； 2. 空泡溃灭形成冲击波的同时冲击壁面，无数空泡溃灭造成连续冲击将引起壁面材料的疲劳破坏； 边界层：当Re》1时，粘性影响区域缩小到壁面区域狭窄的区域内称为边界层。 边界层特点：1. 厚度很小；2. 随着沿平板流的深入，边界层的厚度