运动流体力学范文

2022-06-03

第一篇:运动流体力学范文

理论力学运动学知识点总结

运动学重要知识点

一、刚体的简单运动知识点总结

1.刚体运动的最简单形式为平行移动和绕定轴转动。

2.刚体平行移动。

·刚体内任一直线段在运动过程中,始终与它的最初位置平行,此种运动称为刚体平行移动,或平移。

·刚体作平移时,刚体内各点的轨迹形状完全相同,各点的轨迹可能是直线,也可能是曲线。

·刚体作平移时,在同一瞬时刚体内各点的速度和加速度大小、方向都相同。

3.刚体绕定轴转动。

• 刚体运动时,其中有两点保持不动,此运动称为刚体绕定轴转动,或转动。

• 刚体的转动方程 φ=f(t)表示刚体的位置随时间的变化规律。

• 角速度 ω表示刚体转动快慢程度和转向,是代数量, 以用矢量表示,

,当 α与 ω。角速度也可

• 角加速度表示角速度对时间的变化率,是代数量,同号时,刚体作匀加速转动;当 α 与 ω异号时,刚体作匀减速转动。角加速度也可以用矢量表示,

• 绕定轴转动刚体上点的速度、加速度与角速度、角加速度的关系:

速度、加速度的代数值为 。

• 传动比 。

一、点的运动合成知识点总结

1.点的绝对运动为点的牵连运动和相对运动的合成结果。

• 绝对运动:动点相对于定参考系的运动;

• 相对运动:动点相对于动参考系的运动;

• 牵连运动:动参考系相对于定参考系的运动。

2.点的速度合成定理。

• 绝对速度 :动点相对于定参考系运动的速度;

• 相对速度 :动点相对于动参考系运动的速度;

• 牵连速度 :动参考系上与动点相重合的那一点相对于定参考系运动的速度。

3.点的加速度合成定理。

• 绝对加速度 :动点相对于定参考系运动的加速度;

• 相对加速度 :动点相对于动参考系运动的加速度;

• 牵连加速度 :动参考系上与动点相重合的那一点相对于定参考系运动的加速度;

• 科氏加速度 :牵连运动为转动时,牵连运动和相对运动相互影响而出现的一项附加的加速度。

• 当动参考系作平移或 = 0 ,或 与 平行时, = 0 。 该部分知识点常见问题有 问题一 牵连速度和牵连加速度的意义。

问题二 应用速度合成定理时要画速度矢量图。

问题三 应用加速度合成定理时要画加速度矢量图。

问题四 动点、动系的选择,其原则是应使相对运动轨迹清晰。

问题五 求解问题时通常先求速度。速度求得后,所有的法向加速度和科氏加速度应是已知的。

问题六 在确定科氏加速度时,应先确定其所在的直线,然后由右手法则确定指向。

三、刚体的平面运动知识点总结 1.刚体的平面运动。

刚体内任意一点在运动过程中始终与某一固定平面保持不变的距离,这种运动称为刚体的平面运动。平行于固定平面所截出的任何平面图形都可代表此刚体的运动。

2.基点法。

• 平面图形的运动可分解为随基点的平移和绕基点的转动。平移为牵连运动,它与基点的选择有关;转动为相对于平移参考系的运动,它与基点的选择无关。

• 平面图形上任意两点 A 和 B 的速度和加速度的关系为:

3.瞬心法。

此方法只用来求解平面图形上点的速度问题。

• 平面图形内某一瞬时绝对速度等于零的点称为该瞬时的瞬时速度中心,简称速度瞬心。

• 平面图形的运动可看成为绕速度瞬心作瞬时转动。

• 平面图形上任一点 M 的速度大小为

其中 CM 为点 M 到速度瞬心 C 的距离。 向图形转动的方向。

• 平面图形绕速度瞬心转动的角速度等于绕任意基点转动的角速度。

垂直于 M 与 C 两点的连线,指

第二篇:高二物理教案分子热运动 能量守恒-热力学第二定律

热力学第二定律

课时:1 课时

教学要求:

1、以热传导和机械能与内能的相互转化为例,让学生知道宏观热学过程是有方向性的;

2、让学生知道第二类永动机是不可能制成的;

3、让学生初步了解热力学第二定律的两种内容 表述,并能用之去解释一些简单的现象;

教学过程:

一、引入新课:

有趣的问题:地球上有大量海水,它的总质量约为1.4×1018 t,只要这些海水的温度0.1℃,就能放出5.8×1023 J的热量,这相当于1800万个核电站一年的发电量。为什么人们不去研究这种“新能源”呢?原来,这样做是不可能的。这涉及物理学的一个基本定律。

二、新课讲授:

(一)热传导的方向性:

大家都有这样的经验:两个温度不同的物体相互接触时,热量会自发地从高温物体传给低温物体,使高温物体的温度降低,低温物体的温度升高。从未有过这样的现象:热量会自发地从低温物体传给高温物体,使低温物体的温度越来越低,高温物体的温度越来越高。(这里所说的“自发地”,指的是没有任何外界的影响或者帮助)也许会产生一个疑问:电冰箱内部的温度比外部低,为什么致冷系统还能不断地把箱内的热量传给外界的空气?这是因为电冰箱消耗了电能,对致冷系统做了功。一旦切断电源,电冰箱就不能把箱内的热量传给外界的空气了。相反,外界的热量会自发地传给电冰箱,使箱内的温度逐渐升高。

在这里,我们看到,热传导的过程是有方向性的,这个过程可以向一个方向自发地进行,但是向相反方向却不能自发地进行。要实现相反方向的过程,必须借助外界的帮助,因而产生其化影响或引起其化变化。

(二)第二类永动机:

一个在水平地面上运动的物体,由于克服磨擦力做功,最后要停下来。在这个过程中,物体的动能转化为内能,使物体和地面的温度升高。但是,人们决不会看到这样的现象:一个放在水平地面上的物体,温度降低,可以把内能自发地转化为动能,使这个物体运动起来!

有人可能提出一种设想:发明一种热机,它可以把物体和地面磨擦所生的热量都吸收过来,对物体做功,将内能全部转化为动能,使物体在地面上重新运动起来,而不引起其他变化。 这是一个非常诱人的设想。这个设想并不违反能量守恒定律,若真能制成这种热机,本节开始时提到的,单从海水中吸取热量来做功,就成为可能了,“能源问题”也就解决了。

热机是一种把内能转化为机械能的装置。以内燃机为例:气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1,推动活塞做功W,然后排出废气,同时把热量Q2。

我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率,用表示,则有:

= W / Q1实际上,热机不能把它得到的全部内能转化为机械能。以汽车内燃机为例:只有当气缸中工作物质的温度比大气温度高时内燃机才能工作,所以Q2这部分热量是不可避免的。热机工作时,总要向冷凝器散热,总要由工作物质带走一部分热量Q2,所以总有Q1>W。因此,热机的效率不可能达到100%,汽车上的汽油机,效率只有20%∽30%,燃气轮机的效率比较高,也只能达到60%。即使是理想热机,没有磨擦,也没有漏气等能量损失,它也不可能把吸收的能量百分之百地转化成机械能,总要有一部分热量散发到冷凝器中。

第三篇:流体力学总结

1, 迹线------某一流体质点在空间运动时,不同时刻流经的点组成的连线。

2, 切应力-------由于液体质点的相对运动,产生一种内摩擦力抵抗这种运动,而此力与作用面平行,称切应力。 3, 理想流体------把流体看作绝对不可压缩、不能膨胀、无粘滞性、无表面张力的连续介质,称为理想流体。 4, 流线------某一瞬时在流场中绘出的一条曲线,该曲线上的所有各点的速度向量都与曲线相切。 5, 流函数------二维流动中,由连续性方程导出、其值沿流线保持不变的标量函数。

6, 势函数------某函数对相应坐标的偏导数,等于单位质量力在相应坐标轴上的投影,该函数称为势函数。 7, 连续介质------认为真实流体所占有的空间可以近似的看做由“流体质点”连续地、无空隙地充满着的,称为连续介质。

8, 粘性流体------实际流体都是粘性流体。粘性指流体质点间由于相对运动而产生的阻碍相对运动的性质。 9, 有势流------液体流动时每个液体质点都存在速度势函数的流动称为势流,不存在绕自身轴的旋转运动。, 10,涡旋强度------指微小涡束的涡旋通量(wd)。d:横断面积;w:旋转角速度。

11,流管------指流面中所包含的流体。流面:在流场中作一空间曲线(非流线),过曲线上各点作流线所形成的面。, 12,激波------在气体、液体和固体介质中,应力、密度和温度等物理量在波阵面上发生突跃变化的压缩波。 二,问答

1,速度势函数具有什么性质? 答:速度势函数具有下列性质:

(1)速度势函数可允许相差一任意常数,而不影响流体的运动;

(2)φ(x,y)=常数时是等势线,它的法线方向和速度矢量的方向重合; (3)沿曲线M0M的速度环量等于M点上φ值和M0点上φ值之差;MM0udxvdy(M)(M0)

(4)若考虑的是单连通区域,则由于封闭回线的速度环量 vdr0

因此速度势函数将是单值函数;若考虑的是双连通区域,则速度环量Γ可以不等于零,因此φ可以是多值函数,它们的关系是

(M)(M0)k1其中,k1是封闭回线的圈数。 2,水流运动的流函数具有什么性质? 答:流函数ψ具有下列性质:

(1) ψ可以差一任意常数,而不影响流体的运动;

(2) ψ(x,y)=常数时是流线,亦即它的切线方向与速度矢量的方向重合;

(3) 通过曲线M0M的流量等于M点和M0点上流函数之差,即Q(M)(M)

(4)在单连通区域内若不存在源汇,则由Qvnds0推出流函数ψ是单值函数;若单连通区域内有源汇或在双连通区域内,则一般Qvnds0由此,流函数ψ一般说来是多值函数,且各值之间的关系为

(M)(M0)k1Q其中,k1是封闭回线的圈数。 3,什么是单连通区域?什么是多联通区域?

答:(1)如果区域内任一封闭曲线可以不出边界地连续的收缩到一点,则此连通区域成为单连通区域。 (2)能做多个分隔面而不破坏区域连通性的称之为多连通区域。

(3)分隔面:是这样的曲面,它整个位于区域内部,而且它和区域边界的交线是一条封闭曲线。 4,动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν的区别和联系是什么? 答:联系:都可以用来表示液体粘滞性的大小;ν由μ推导而来:

区别:μ是动力量(Pas),ν是运动量(m/s);后者不包括力的量纲而仅仅具有运动量纲。 5,描述液体运动的两种方法?区别? 答:拉格朗日法,欧拉法

区别:拉格朗日法着眼于每个流体质点自始至终的运动过程,描述它们的位置随时间变化的规律;而欧拉法是着眼于空间点,设法在空间中的每一个点上描述出流体运动随时间的变化状况。 6,在什么条件下流线和迹线重合?

答:流线是同一时刻不同质点所组成的线,与拉格朗日观点联系;迹线是流体质点在空间运动时所描绘出来的曲线,与欧拉观点联系。在定常运动时,二者必然是重合的。

定常运动:流场内函数不依赖时间t的运动称为定常运动。

7,“均匀流一定是恒定流,急变流一定是非恒定流”,这种说法是否正确?为什么? 答:不正确。

均匀流是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言,是判断流体运动的两个不同标准。如:当流量不变,通过一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。

8,对于简单剪切流动,因其流线平行,流体质点作直线运动,所以该运动是无涡流。这种判断是否正确?为什么? 答:不正确。

无涡流指液体流动时各质点不存在绕自身轴的旋转运动。对于剪切流动,尽管流体流线平行,但(rotv)z-a(a为常数),处处有旋。

9,流体力学中的系统是什么意思?有哪些特点? 答:系统也称体系,是指某一确定流体的点集合的总体。

系统随流体运动而运动,其边界把系统和外界分开;系统边界的形状和所包围的空间大小随运动而变化。

在系统的边界上,没有流体流入或留出,即系统与外界没有质量交换,始终由同一些流体质点组成,但可以通过边界与边界发生力的作用和能量交换。 210,简述流体膨胀性的意义及其影响因素。

答:膨胀性:流体温度升高时,流体体积也增加的特性。又定义为在压强不变的条件下,温度升高一个单位时流体体积的相对增加量。

影响因素:温度,液体本身的性质。

11,微分形式和积分形式的基本方程各有什么特点? 答:微分形式是了解流动过程各参数的变化规律。

积分形式是流动过程在某处参数发生不连续变化时采用的形式。

12,什么是涡旋不生不灭定理?

答:即拉格朗日定理:若流体理想、正压,且外力有势。如果初始时刻在某部分流体内无旋,则以前或以后任一时刻中这部分流体皆无旋。反之,若初始时刻该部分流体有旋,则以前或以后的任何时刻中这一部分流体皆有旋。

13. 试分析图中三种情况下水体A受哪些表面力和质量力?(1)静止水池;(2)顺直渠道水流;(3)平面弯道水流。

答:(1)压应力;重力。

(2)压应力,切应力;重力。

(3)压应力,切应力;重力,惯性力。

14,(1)写出以下两个方程的名称:

方程一:ui0 xi方程二:uiui1pujFiv2ui txjxi(2)从单位重量流体能量观点简要说明两方程中各项的物理意义,以及两方程的物理意义。

(3)这两个方程在应用条件上有何相同和差异之处?

三,计算

1,已知恒定流场中的流速分布如下,求此流场中的流线和迹线。

u1ax

2u2ax1(a≠0)

u30

2,

3,已知定常流场中的流速分布为 dVV(V)V (),写出该式在直角坐标系及下标记号的表达式。 dttx1x2x3u1ax2x1x222,u2ax1x1x222,u30

x10,x20,aconst(0)

求其线变形率,角变形率和旋转角速度。试判断其是否为有势流。

4,已知不可压平面无旋流动的流函数x1x1x2x2,求其速度势函数。

22

5,潜艇水平运动时,前舱皮托管水银U形管上读数为h=17cm,海水比重为1.026,皮托管流速系数为c0=0.98。试求潜艇航速。

6,已知二元流场的速度势为x2y2。

(1)试求ux,uy,并检验是否满足连续条件和无旋条件。 (2)求流函数,并求通过(1,0),(1,1)两点的两条流线之间的流量。

7,有一旋转粘度计,同心轴和筒中间注入牛顿流体,筒与轴的间隙很小,筒以等角速度转动,且保持流体温度不变。假定间隙中的流体作圆周方向流动,且为线性速度分布,又L很长,所以底部摩擦影响不计。如测得轴上的扭矩为M,求流体的粘性系数。

pijdvi8,,写出该式在直角坐标系下及矢量形式的表达式。 Fidtxj

9,图示为重力作用下的两无限宽斜面上具有等深自由面的二维恒定不可压缩流体的层流运动。深度H为常量,斜面倾角为α,流体密度为ρ,动力粘度为μ,液面压强pa为常量,且不计液面与空气之间的粘性切应力。试分析此流体运动现象的求解思路和步骤(不需要求解出方程)。

10,图示为重力作用下的两无限宽水平平板间的二维恒定不可压缩流体的层流运动。平板间距为a,流体密度为ρ,动力粘度为μ,上板沿x方向移动的速度U为常量。试求平板间流体的速度分布。

课本

P138:一,

7、

9、

10、14;二,1(

2、

3、7)、4;三,

1、3 P199:

2、

3、

6、8 P239:1(

1、3);2(1);8 P166:

1、

3、

5、7

第四篇:流体力学课件

流体力学是力学的一个分支,主要研究在各种力的作用下,流体本身的静止状态和运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。下面小编给大家带来流体力学课件,欢迎大家阅读。

流体力学课件

一、流体的基本特征

1.物质的三态

在地球上,物质存在的主要形式有:固体、液体和气体。

流体和固体的区别:从力学分析的意义上看,在于它们对外力抵抗的能力不同。

固体:既能承受压力,也能承受拉力与抵抗拉伸变形。

流体:只能承受压力,一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。

液体和气体的区别:气体易于压缩;而液体难于压缩;液体有一定的体积,存在一个自由液面;气体能充满任意形状的容器,无一定的体积,不存在自由液面。

液体和气体的共同点:两者均具有易流动性,即在任何微小切应力作用下都会发生变形或流动,故二者统称为流体。

2. 流体的连续介质模型

微观:流体是由大量做无规则运动的分子组成的,分子之间存在空隙,但在标准状况下,1cm3液体中含有3.3×1022个左右的分子,相邻分子间的距离约为3.1×10-8cm。1cm3气体中含有2.7×1019个左右的分子,相邻分子间的距离约为3.2×10-7cm。

宏观:考虑宏观特性,在流动空间和时间上所采用的一切特征尺度和特征时间都比分子距离和分子碰撞时间大得多。

(1) 概念

连续介质(continuum/continuous medium):质点连续充满所占空间的流体或固体。

连续介质模型(continuum continuous medium model):把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质,且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型:u =u(t,x,y,z)。

(2)优点

排除了分子运动的复杂性。物理量作为时空连续函数,则可以利用连续函数这一数学工具来研究问题。

3.流体的分类

(1)根据流体受压体积缩小的性质,流体可分为:

可压缩流体(compressible flow):流体密度随压强变化不能忽略的流体。

不可压缩流体(incompressible flow):流体密度随压强变化很小,流体的密度可视为常数的流体。

注:

(a)严格地说,不存在完全不可压缩的流体。

(b)一般情况下的液体都可视为不可压缩流体(发生水击时除外)。

(c)对于气体,当所受压强变化相对较小时,可视为不可压缩流体。

(d)管路中压降较大时,应作为可压缩流体。

(2)根据流体是否具有粘性,可分为:

实际流体:指具有粘度的流体,在运动时具有抵抗剪切变形的能力。

理想流体:是指既无粘性又完全不可压缩流体,在运动时也不能抵抗剪切变形。

二、惯性

一切物质都具有质量,流体也不例外。质量是物质的基本属性之一,是物体惯性大小的量度,质量越大,惯性也越大。单位体积流体的质量称为密度(density),单位:kg/m3。

三、压缩性

1.压缩性

流体的可压缩性(compressibility):作用在流体上的压力变化可引起流体的体积变化或密度变化,这一现象称为流体的可压缩性。压缩性可用体积压缩率k来量度。

2.体积压缩率k

体积压缩率k(coefficient of volume compressibility):流体体积的相对缩小值与压强增值之比,即当压强增大一个单位值时,流体体积的相对减小值。

3.体积模量K

流体的压缩性在工程上往往用体积模量来表示。体积模量K(bulk modulus of elasticity)是体积压缩率的倒数。

k与K随温度和压强而变化,但变化甚微。

说明:a. K越大,越不易被压缩,当K时,表示该流体绝对不可压缩 。

b. 流体的种类不同,其k和K值不同。

c. 同一种流体的k和K值随温度、压强的变化而变化。

d. 在一定温度和中等压强下,水的体积模量变化不大

一般工程设计中,水的K=2×109 Pa ,说明Dp =1个大气压时, 。Dp不大的条件下,水的压缩性可忽略,相应的水的密度可视为常数。

四、粘度

1.粘性

粘性:即在运动的状态下,流体所产生的抵抗剪切变形的性质。

2.粘度

(1)定义

流体的粘度:粘性大小由粘度来量度。流体的粘度是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。

(2)分类

动力粘度:又称绝对粘度、动力粘性系数、粘度,是反映流体粘滞性大小的系数,单位:N"s/m2。

运动粘度ν:又称相对粘度、运动粘性系数。

(3)粘度的影响因素

流体粘度的数值随流体种类不同而不同,并随压强、温度变化而变化。

1)流体种类。一般地,相同条件下,液体的粘度大于气体的粘度。

2)压强。对常见的流体,如水、气体等,m值随压强的变化不大,一般可忽略不计。

3)温度。是影响粘度的主要因素。当温度升高时,液体的粘度减小,气体的粘度增加。

a.液体:内聚力是产生粘度的主要因素,当温度升高,分子间距离增大,吸引力减小,因而使剪切变形速度所产生的切应力减小,所以m值减小。

b.气体:气体分子间距离大,内聚力很小,所以粘度主要是由气体分子运动动量交换的

结果所引起的。温度升高,分子运动加快,动量交换频繁,所以粘度增加。

3.牛顿内摩擦定律

a. 牛顿内摩擦定律: 液体运动时,相邻液层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。

说明:

1)流体的切应力与剪切变形速率,或角变形率成正比。——区别于固体的重要特性:固体的切应力与角变形的大小成正比。

2)流体的切应力与动力粘度m成正比。

3)对于平衡流体du /dy =0,对于理想流体m=0,所以均不产生切应力,即t =0。

b.牛顿平板实验与内摩擦定律

2.牛顿流体、非牛顿流体

牛顿流体(newtonian fluids):是指任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体,即遵循牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。

非牛顿流体:不符合上述条件的均称为非牛顿流体

第五篇:流体力学总结大全

1、质点:是指大小同所有流动空间相比微不足道,又含有大量分子,具有一定质量的流体微元。含义:宏观尺寸非常小,微观尺寸足够大,具有一定的宏观物理量,形状可以任意划定质点间无空隙。

2、连续介质假设:把流体当做是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体。

3、相对密度:物体质量与同体积4摄氏度蒸馏水质量比

4、体胀系数:压强不变时每增加单位温度时,流体体积的相对变化率(α),温度越高越大。

5、压缩率:当流体温度不变时每增加单位压强时,流体体积的相对变化率,压强越大压缩率越小压缩越难(kt)。

6、体积模量:温度不变,每单位体积变化所需压强变化量,(K),越大越难压缩。

7、不可压缩流体:体胀系数与压缩率均零的流体。

8、粘性:流体运动时内部产生切应力的性质,是流体的内摩擦特性,或者是流体阻抗剪切变形速度的特性,动力黏度μ:单位速度梯度下的切应力,运动黏度:流体的动力黏度与密度的比值。

9、速度梯度:速度沿垂直于速度方向y的变化率。

10、牛顿内摩擦定律:切应力与速度梯度成正比。符合牛顿内摩擦定律的流体;不符合牛顿内摩擦定律的流体。

11、三大模型:连续介质模型、不可压缩模型、理想流体模型。 连续介质假设是流体力学中第一个带根本性的假设。 连续介质模型:认为液体中充满一定体积时不留任何空隙,其中没有真空,也没有分子间隙,认为液体是连续介质,由此抽象出来的便是连续介质模型。 不可压缩流体模型:在忽略液体或气体压缩性和热胀性时,认为其体积保持不变以简化分析,流体密度随压强变化很小,可视为常数的流体。

理想流体模型:连续介质模型和不可压缩模型的总和。

12、质量力与表面力之间的区别:

①作用点不同质量力是作用在流体的每一个质点上表面力是作用在流体表面上; ②质量力与流体的质量成正比(如为均质体与体积成正比)表面力与所取的流体的表面积成正比

③质量力是非接触产生的力,是力场的作用表面力是接触产生的力

13、简述气体和液体粘度随压强和温度的变化趋势及不同的原因。

答:气体的粘度不受压强影响,液体的粘度受压强影响也很小;液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度却随温度升高而增大,其原因是:分子间的引力是液体粘性的主要因素,而分子热运动引起的动量交换是气体粘性的主要因素。

1、质量力与表面力:与流体微团质量相关且集中作用在微团质量中心上的力;大小与表面面积有关且分布作用在流体表面的力(平衡流体无表面切向摩擦力,有流体静压力即内法线压力—静压强是当流体处于绝对静止或相对静止状态时流体中的压强)。

2、流体静压力是流体作用在受压面上的总作用力矢量,大小方向与受压面有关,流体静压强是一点上流体静压力的强度,是无方向标量,各向同性。

3、欧拉平衡方程:质量力与表面力任意方向上平衡(相等相反);受那方向上质量分力,静压强沿该方向必然变化。

4、有势质量力:质量力所做的功只与起点和终点的位置有关。力的势函数:某函数对相应坐标的偏导数,等于单位质量力在相应坐标轴上的投影。

5、等压面:流体中压强相等的各点所组成的平面或曲面。也是等势面、与单位质量力矢量垂直、两不混合平衡液体交界面必是等压面。

6、静压强基本公式:平衡流体各点位置势能与压强势能一定。

7、绝对压强pabs:以没有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强。

相对压强p:以当地大气压pa为基准起算的压强,各种压力表测得的压强为相对压强,相对压强又称为表压强或计示压强。

真空度pv:绝对压强小于当地大气压的数值。

测量压强做常用的仪器有:液柱式测压计和金属测压表。

液柱式测压计包括测压管、U形管测压计、倾斜式微圧计和压差计。

8、阿基米德原理:液体作用于潜体或浮体上的总压力,只有铅垂向上的浮力,大小等于所排开的液体重量,作用线通过潜体的几何中心。

9、流体平衡微分:在静止流体中,各点单位质量流体所受质量力与表面力相平衡。

10、静压强计量单位:应力单位,液柱高单位,大气压单位。

11、静止流体中应力的特性。

(1)方向沿作用面的内法线方向;(2)静压强的大小与作用面的方位无关各向同性。

12、由液体静力学基本方程得到的结论(推论): (1)静压强的大小与液体的体积无关;

(2)两点的压强差等于两点之间单位面积垂直液柱的重量;

(3)在平衡状态下,液体内任一点压强的变化等值地传递到其他各点。

1、描述流体运动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法。除个别质点的运动问题外,都应用欧拉法。

拉格朗日法:是以个别质点为研究对象,观察该质点在空间的运动,然后将每个质点的运动情况汇总,得到整个流体的运动。质点的运动参数是起始坐标和时间变量t的连续函数。 欧拉法:是以整个流动空间为研究对象,观察不同时刻各空间点上流体质点的运动,然后将每个时刻的情况汇总起来,描述整个运动。空间点的物理量是空间坐标)和时间变量t的连续函数。

2、定常流动=恒定流:如果流场中物理量的分布与时间变化无关,则称为定常场或定常流动,当地导数为零(与空间坐标无关,则称为均匀场或均匀流动,流线平行迁移导数为零)。

3、控制体:是空间的一个固定不变的区域,是根据问题的需要所选择的固定的空间体积。它的边界面称为控制面。

4、迹线:流体质点运动的轨迹,拉格朗日法。

5、流线:流场中的瞬时光滑曲线,曲线上各点的切线方向与该点瞬时速度方向一致(定常中流线形状不随时间变化且与迹线重合,除了奇点驻点不相交不突然转折),欧拉法。 流线构成一管状曲面,称为流管。 流线:表示某一瞬时流体各质点运动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。(对的描绘)

6、流管流束总流:在垂直于流动方向的平面上,过流场中任意封闭的微小曲线上的点作流线所形成的管状面称为流管。流束:流管以内的流体,称之为流束。总流:由无数多个元流组成的,在一定边界内具有一定大小尺寸的实际流动的流体

7、流量、体积流量、质量流量:单位时间内通过某一过流断面的流体的量;单位时间内通过断面的流体体积;单位时间内通过断面的流体质量。

8、一(

二、三)元流:除时间坐标外,流动参数随一(

二、三)个空间坐标变化的流动。

9、理想伯努利方程:理想流体总机械能守恒。重力流体的位能、压能、动能叫做位置、压强、速度水头。

10、皮托管:将流体动能转化为压能从而通过测压计测量流体速度的仪器。

11、节流式流量计:通过节流元件前后压差测定流量的仪器。

12、流线迹线相关 流线性质:(1)在恒定流中,流线的形状和位置不随时间变化;(2)在同一时刻,一般情况下流线不能相交或转折。 在恒定流中流线与迹线重合,非恒定流中一般情况下两者不重合,但当速度方向不随时间变化只是速度大小随时间变化时,两者仍重合。

差别:迹线是同一流体质点在不同时刻的位移曲线,与拉格朗日观点对应,而流线是同一时刻、不同流体质点速度方向与之相切的曲线,与欧拉观点相对应。

13、流动分类:(1)根据运动参数是否随时间变化,分为恒定流和非恒定流;(2)根据运动参数与空间坐标的关系,分为一元流、二元流和三元流;(3)根据流线是否平行,分为均匀流和非均匀流。

1、力学相似:实物流动与模型流动在对应点上对应物理量有一定的比例关系,包括几何相似(实物流动与模型流动有相似的边界形状,一切对应的线性尺寸成比例)、运动相似(实物流动与模型流动的流线几何相似,对应点速度成比例)、动力相似(实物流动与模型流动受同种外力作用,对应点上对应力成比例)。

2、相似准则:使两个流动动力相似,各项力符合的一定约束关系,包括雷诺准则(相似流动的雷诺数相等,粘滞力相似;雷诺数为惯性力与粘滞力之比)、弗劳德准则(相似流动的弗劳德数相等,重力相似;弗劳德数为惯性力与重力之比)、欧拉准则(相似流动的欧拉数相等,压力相似;欧拉数为压力与惯性力之比)。

3、相似条件:满足几何相似、运动相似、动力相似,以及两个流动的边界条件和起始条件相似。

4、相似关系:几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据;动力相似是决定两个流动相似的主导因素;运动相似是几何相似和动力相似的表现。

4、量纲和谐原理:凡正确反映客观规律的物理方程,其各项的量纲必须是一致的。

6、量纲分析:方法是瑞利法和π定理,依据是量纲和谐原理。

7、为什么每个相似准则都是和惯性力做比较?

作用在流体上的力除惯性力是企图维持流体原来运动状态的力外,其他力都是企图改变运动状态的力。如果把作用在流体上的各力组成一个力多边形的话,那么惯性力则是这个力多边形的合力,即牛顿定律F=ma。流动的变化就是惯性力与其他上述各种力相互作用的结果。因此各种力之间的比例关系应以惯性力为一方来相互比较。

1、层流:流速较小时,水沿轴向流动,流体质点没有横向运动,不互相混杂的流动状态。

2、湍流(紊流):流速较大时,流体质点有剧烈混杂,质点速度在横纵向上均有不规则脉动现象的流动状态。

3、临界:管径与运动粘度一定,从湍流变层流时,平均速度为下临界速度,无量纲数为下临界雷诺数(2320)。

4、水力半径:总流过流断面面积与湿周之比。

5、圆管中层流:只有轴向运动,定常、不可压缩,速度分布的轴对称性,等径管路压强变化的均匀性,管道中质量力不影响流动性能。

6、哈根伯肃叶定律:圆管层流的K型分布得到速度分布,推求流量、粘度。

7、沿程损失:等径管路中由于流体与管壁及流体本身的内部摩擦(沿程阻力),使流体能量沿流动方向逐渐降低,可以用压强损失、水头损失(压强水头差—达西公式)、功率损失(水头损失乘流量pg)表示。

8、尼古拉兹实验:对圆管有压流进行了系统的沿程阻力系数和断面流速分布的测定。层流区(2320),临界区(4000,扎依钦科),光滑管湍流区(布拉休斯100000尼古拉兹),过渡区(柯列布茹克=阿里特苏里用于三个阻力区),粗糙管湍流区(尼古拉兹=希夫林松)

9、局部损失:经过管路附件时产生的压强、水头、能量损失(涡旋区和速度重新分布)。

10、长管短管:水头损失绝大部分为沿程损失,局部损失可忽略的管路;水头损失中沿程损失、局部损失各占一定比例的管路。

11、管路特性:水头与流量的函数关系。

12、串联管路流量等,总水头损失等各段水头损失和;并联管路各段损失等,总流量为和。

13、管中水击(液压冲击):在有压管道中,由于某种原因,使水流速度突然发生变化,同时引起压强大幅度波动的现象。用间接水击、过载保护、减小管路长度和增加管道弹性防止。

14、雷诺数与粘度、流速、管径(大小)有关。

15、圆管层流流动时,其断面的切应力直线分布、流速抛物面分布。

1、薄壁厚壁孔口区别:厚壁孔口只有内收缩,阻力系数分入口、断面收缩、后半段沿程当量苏力系数三部分。

2、厚壁孔口流速系数小,速度小;流量系数大,流量大。

3、管嘴正常工作条件:长度不能太短,p不能太大。

4、管道:简单管道(沿程直径和流量都不变化的管道)、串联管道(由直径不同的管段顺序连接起来的管道)、并联管道(在两节点之间并联两根或两根以上的管道)。

5、孔口、管嘴出流和有压管流各自的水力特点是:(1)孔口、管嘴出流只有局部水头损失,不计沿程水头损失, ;(2)短管的局部水头损失和沿程水头损失都要计入,;(3)长管的局部水头损失和流速水头的总和同沿程水头损失相比很小,按沿程水头损失的某一百分数估算过忽略不计。

7、相同的作用水头下,同样开口面积,管嘴的过流能力是孔口过流能力的1.32倍。

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