流体力学考试复习资料考点

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1、一、流体力学及其研究对象流体：液体和气体的总称。流体力学：是研究流体的科学，即根据理论力学的普遍原理，借助大量的实际资料，运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的一门科学。流体力学研究的对象：液体和气体流二、流体的力学特性1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。固体－－能承受剪应力、压应力、张应力，没有流动性。流体－－只能承受压应力，不能承受拉力和剪力，否则就会变形流动，即流体具有流动性。2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。液体：受压后体积变化很小，常称不可压缩流体；液体的形状随容器的形状而变，但

2、其体积不变。气体：受压后体积变化很大，常称可压缩流体；气体的形状和体积都随容器而变。注：气体的体积变化小于原体积的20%时，可近似看作不可压缩流体。1.1.1流体的密度1、流体密度的定义及计算定义：单位体积流体的质量，以ρ表示，单位为kg／m3（1）均质流体：标态（2）混合流体：混合气体：混合液体：2、流体的密度与温度、压力的关系（1）液体：工程上，液体的密度看作与温度、压力无关。（2）气体：与温度和压力有关。理想气体：或工业窑炉：P=P0分析：t↑ρ↓；t↓ρ↑1.1.2流体的连续性流体的连续性：流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连续

3、的介质，每个质点是一个含有大量分子的集团，质点之间没有空隙。质点尺寸：大于分子平均自由程的100倍。连续性假设带来的方便：(1）它使我们不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力作用下的宏观机械运动。(2)能运用数学分析的连续函数工具。【例题】已知烟气的体积组成百分组成为：H2O12%，CO218%，N270%，求此烟气标态在及200℃的密度。【解】200℃时的烟气密度：【例题】将密度为1600㎏/m3糖浆按1:1的质量比用清水稀释，求稀释后糖浆溶液的密度。【解】按题意，糖浆和水各占50%，据公式：1.1.3流体的压缩性和膨胀性1.1.3.1流体的压

4、缩性1、压缩性的定义流体在外力作用下改变自身容积的特性。即在一定的温度下，流体的体积随压强增大而缩小的性质。通常用压缩系数βp表示，它表示当温度不变时，压强每1增加帕时，流体体积的相对变化率。数学表达式：低压气体：2、液体和气体压缩性的区别（1）液体：压缩系数很小，工程上看作不可压缩流体。但当压强变化很大时，则必须考虑。（2）气体：在压强变化时，其体积变化比较显著，其变化规律服从热力学规律。理想气体：　　或　　（　）T　　　或　　即　　　　　或　　　理想气体的压缩系数：标态：1.1.3.2流体的膨胀性1、流体膨胀性的定义流体受热后改变自身容积的特

5、性。即在一定的压强下，流体体积随温度升高而增大的性质。通常用膨胀系数βT表示，它表示压强不变时，温度升高1K时流体体积的相对变化率。数学表达式：某一温度范围的平均膨胀系数：2、液体和气体压缩性的区别（1）液体：液体的膨胀系数很小，工程上一般不考虑液体的膨胀性，但当温度变化很大时，则必须考虑。（2）气体：气体的膨胀性比液体大得多，其变化规律服从热力学规律。理想气体：　（　）p或　　理想气体的膨胀系数：标态：【例题】储气柜内储有100m3煤气，温度为293K。压强为Pa（1.05大气压）。现要把它压缩装罐，装罐的压强为Pa（10大气压）。若每罐的容积

6、为0.1m3，问可装几罐。【解】据公式：可装罐数：（罐）【例题】燃烧一千克重油需12Bm3空气，今将空气预热1000到℃，试求预热后空气的容积。【解】窑炉系统中气体的压强与外界大气压近似相等，可以认为是等压加热过程据公式：　1.1.4流体的粘性1.1.4.1牛顿内摩擦定律和粘度系数1、粘性的实质当流体运动时，在流体层间产生内摩擦力的特性，称为流体的粘性。观察流体在管内流动可以发现：由于流体与固体壁面的附着力（约束力）及流体本身的内聚力，使流体各处的速度产生了差异。分析：当流体沿固体壁面运动时，由于固体壁面的分子引力以及固体表面的不平整，对流体质点

7、产生了约束力，使这部分流体质点停滞不前。离开固体壁面越远，这种约束力越小，到一定距离时，固体表面的这种约束力就为零。但流体质点之间的分子引力及分子热运动产生的动量交换依然存在，即流体质点之间的分子引力依然存在。于是紧贴固体壁面的一层静止的流体质点约束着与其相邻的运动流体的质点，速度慢的一层流体质点约束着相邻而速度较快的一层流体。这样一层影响一层，使运动着的流体在一定的范围内好象分层似的互相制约着。这种流动流体质点的约束力称为流体的内摩擦力或剪力。流体产生粘性的原因：一是由于相邻流体层间分子的内聚力阻碍其相对滑动；二是由于流体分子的热运动，使两流体

8、间有分子相互掺混，因而产生动量交换所致。内摩擦力的大小与流体运动速度和性质有直接关系。内摩擦力具有阻止流体运动的性质。2、牛顿内摩擦定律