流体力学-总结+复习.pdf

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1、流体力学总结+复习第一章绪论一、流体力学与专业的关系流体力学——是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。研究对象：研究得最多的流体是液体和气体。基础知识：牛顿运动定律、质量守恒定律、动量（矩）定律等物理学和高等数学的基础知识。后续课程：船舶静力学、船舶阻力、船舶推进、船舶操纵等都是以它为基础的。二、连续介质模型连续介质：质点连续地充满所占空间的流体。流体质点(或称流体微团)：

2、忽略尺寸效应但包含无数分子的流体最小单元。连续介质模型：流体由流体质点组成，流体质点连续的、无间隙的分布于整个流场中。三、流体性质3mdm密度：单位体积流体的质量。以表示，单位：kg/m。limAV0VdV3GdG重度：单位体积流体的重量。以γ表示，单位：N/m。AlimV0VdV密度和重度之间的关系为：g流体的粘性：流体在运动的状态下，产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。Fdu2牛顿内摩擦定律：，其中为粘性系数，单位：N·s／m＝Ｐa·sAdy2运动粘性系数：，单位：m/s供参考粘性产生的原因：是由流动流体

3、的内聚力和分子的动量交换所引起的。牛顿流体：内摩擦力按粘性定律变化的流体。非牛顿流体：内摩擦力不按粘性定律变化的流体。四、作用于流体上的力质量力（体积力）：其大小与流体质量（或体积）成正比的力，称为质量力。例如重VFVFyVFxz力、电磁力以及惯性力等均属于质量力。Xlim,Ylim,ZlimVm0VmVm0VmVm0VmdFndF表面力：作用于Ｍ点处单位面积上的法向力和切向力，plim,limdA0dAdA0dA五、流体静压特性特性一：静止流体的压力沿作用面的内法线方向特性二：静止流体中任意一点的压力大小

4、与作用面的方向无关，只是该点的坐标函数。六、压力的表示方法和单位绝对压力pabs：以绝对真空为基准计算的压力。相对压力p：以大气压pa为基准计算计的压力，其值即为绝对压力超过当地大气压的数值。p=pabs-pa真空度pv：pv=pa-pabs=-p国际单位制（SI）：N／m２或Pa。1Pa＝１N／m２液柱高：长度单位，如水银柱、水柱等。大气压：包括标准大气压和工程大气压。１标准大气压Patm=1.013×105Pa=760ｍｍ汞柱=10.33ｍ水柱2１工程大气压Pata=１kgf/cm=0.981105P×

5、a=0.968atm第二章流体静力学研究内容：研究静止流体的压力、密度、温度分布，以及流体对器壁或物体的作用供参考力。主要内容：欧拉平衡微分方程、静力学基本方程（静压力分布规律）、平板上的作用力及压力中心、曲面上的作用力、阿基米德定理一、欧拉平衡微分方程ppp欧拉平衡微分方程：X,Y,Z，该式表明，在平衡的情况下，xyz压力梯度必须和质量力取得平衡。欧拉平衡微分方程的综合形式：dp[XdxYdyZdz]UUU对于不可压缩流体，质量力有势，XYZ，Ｕ称为质量力势xyz函数引进势函数之后，欧拉方程式变为：dpd

6、U等压面：压力相等之各点所组成的面。等压面特性：在流体静止时，质量力垂直于等压面，等压面与等势面重合。二、流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式：pp0h，也称静压力分布规律。流体的静压强具有两个重要特性：特性一：流体静压强的作用方向总是沿其作用面的内法线方向。特性二：在静止流体中任意一点上的压强与作用的方位无关，其值均相等。三、平板上的作用力及压力中心平板上的作用力：Pph，静水总压大小：Pph0cccIC压力中心：DCC四、曲面上的作用力（1）总作用力的水平分力：FxhcAx（2）总作用力的垂直分力：

7、FzVab供参考（3）作用在曲面上总作用力的大小和方向为：22FxFFxFz,tgFz（4）总作用力的作用点：总作用力的水平分力的作用线通过平面Ax的压力中心，而垂直分力的作用线通过压力体的重心。故总作用力必通过两者的交点。（5）压力体及其确定原则：压力体V是一个纯数学概念，而与该体积内是否充满ab液体无关。一般方法如下：（a）取自由液面或其延长线；（b）取曲面本身；（c）曲面两端向自由液面投影，得到两根投影线；（d）以上四根线将围出一个或多个封闭体积，这些体积在考虑了力的作用方向后的矢量和就是所求的压力体

8、。压力体的种类：实压力体和虚压力体。实压力体方向向下，虚压力体方向向上五、阿基米德定理沉没于液体中的物体受到浮力（垂直向上的合压力）的大小等于该物体所排开液体的重量，浮力的作用点称为浮心，为物体的形心。浮力的本质：物体上下表面受到的静水压力差。六、本章难点：1、在应用静力学基本方程解题时，如何判断等压面是要点，要利用等压面和静力学基本方程把问题联系起来，判断等压面要注意三个方面：一是流体是否连通；二是看是否为同种