工程流体力学总结

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1、流体力学研究流体平衡和运动的力学规律、流体与固体间的相互作用。第1章绪论流体——静力平衡时，不能承受剪切力的物质（液体、气体）流体的主要物理性质：易流动性；抗压不抗拉；边界影响，流体特性影响；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）理想流体——假想的没有粘性的流体。µ=0，τ=0实际流体——事实上具有粘性的流体。（流体质点）a.

2、宏观尺寸足够小；b.微观尺寸足够大；c.具有一定的宏观物理量；d.形状可以任意分割；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m：反映流体粘滞性大小的系数，单位：N•s/m2运动粘度n：ν=μ/ρ第2章流体静力学流体静压强——作用在流体内部单位面积上的力【方向性】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。【大小性】与其作用面的方位无关，只能由该点的坐标位置决定，即同一点上各方向的静压强大小均相等。流体平衡微分方程平衡流体任一点压强(c=p0-ρW)P=pW+c=p0+ρ

3、(W-W0)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。（1）等压面必为等势面；（2）等压面必然与质量力正交；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【比位能（位置水头）+比压能（压强水头）=比势能】（1）p1=p2时，z1=z2,即等压面为水平面；（2）z2>z1时，p1>p2，即位置较低处压强大于位置较高处；基本问题：（γ=ρg）1、求流体内某

4、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。总压力作用点：曲面壁总压力：，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q无关；2．压心的位置与受压面倾角q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。压力体体积的组成：（1）受压曲面本身；（2）通过曲面周围边缘所作的铅垂面；（3）自由液面或自由液面的延伸。压力体的种类：实压力体和虚压力体。实压力体Pz方向向

5、下；虚压力体Pz方向向上。帕斯卡原理：静止不可压缩流体内任意一点的压强变化等值传递到流体内的其他各点。重力场中静止流体、等压面的特点：（1）静止、同一水平面；（2）质量力仅有重力；（3）连通；（4）连通的介质为同一均质流；第3章流体动力学及工程应用定常流动——各要素不随时间改变而只是坐标变化。不定常流动——各要素随时间改变且随空间坐标变化。对于定常流动：（时变导数为零）对于均匀流动：（位变导数为零）对于不可压缩流体：(全导数为零）【流线】表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线，曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。流线的性质：a、同一时刻的不同流线，不能相交；b、流线不能是折线

6、，而是一条光滑的曲线；c、流线簇的疏密反映了速度的大小；【迹线】指某一质点在某一时段内的运动轨迹线。【层流】亦称片流，是指流体质点不互相混杂，流体质点作有条不紊的有序的直线运动。层流特点（1）有序性；（2）水头损失与流速的一次方成正比Hf=kv；（3）在流速较小且雷诺数Re较小时发生；（4）层流遵循牛顿内摩擦定律，粘性抑制或约束质点作横向运动；【紊流】指随流速增大，流层逐渐不稳定，质点相互混掺，流体质点沿很不规则无序的路径运动。紊流特点（1）无序性、随机性、有旋性、混合性；（2）在圆管流中水头损失与流速的1.75~2次方成正比。Hf=kv1.75~2；（3）在流速较大（雷诺数较大

7、）时发生；（4）紊流发生是受粘性和紊动共同作用的结果；流量Q=Av流体连续性微分方程：（定常流动）（不可压缩流体）可压缩流体微小流束连续性方程：不可压缩流体定常流动总流连续性方程：理想流体微小流速伯努利方程（不可压缩、定常）Z（位置水头）:过流断面上单位重量流体从某一基准面算起所具有的位能。p/ρg(压强水头）:是元流过流断面上单位重量流体所具有的压能。z+p/ρg(测压管水头）:是元流过流断面上单位重量流体从某一基准面算起所具有势。u2/2g(速度水头）:是元流过流断面上单位重