流体力学期末考试总结.ppt

1.流体力学基础概要，2。导言，1。流体力学的含义研究流体运动和平衡规律以及流体和固体之间相互作用的学科。第二，研究对象流体：可流动物质在小剪切力的作用下可以连续变形(流动)。基本特征：流动性好，不能承受拉力和剪切力，无固定形状。3，简介，特点：1)液体有自由界面，气体没有；2)液体体积恒定，气体没有固定体积；3)气体容易压缩，而液体压缩性很小。共性：当不考虑自由界面和压缩性的影响时，具有共性。4，引言，3，流体连续介质假设流体是由无限多的一个紧挨着一个连续的粒子(每个粒子都可以被认为包含许多作混沌运动的分子)组成的连续介质。1.任务是从宏观角度研究由外部原因引起的流体平衡或运动的规律。通常不考虑流体中的分子。2.研究方法1)理论分析2)实验分析6。第一章流体的性质7，1.1流体的密度和严重性1。单位体积流体的质量密度质量代表符号。单位：kg/m3密度反映流体惯性。均匀流体：非均匀流体：dm摄取的微量元素质量。dV微量元素的体积，8的密度和重力，1.1流体，两个与密度相关的概念：1。具有特定体积单位质量的流体所占据的体积。2.比重)1)标准大气压下液体密度与4C纯水密度之比。2)在相同的压力和温度条件下，气体密度与空气密度之比。用符号表示的单位体积流体的重量。单位：N/m3反映流体的重力。均匀流体：不均匀流体：dG测得的微量元素重量。dV微量元素体积，1.1流体密度与重力，10，3密度与重力的关系g局部重力加速度注：流体密度与其位置无关，而流体重力随其位置而变化。1.1流体的密度和严重性，11.1.2流体的可压缩性和膨胀性，1。流体的可压缩性流体在压力影响下改变其体积的特性。1.体积压缩系数p在恒温条件下，每单位压力增加时流体体积的相对变化。如果P 作用于流体，压力变化量；流体的V体积变化；V流体的原始体积表示为Pa-1，12，1.2，流体的可压缩性和膨胀性，以及2，体积弹性模量(模量)k的倒数，即体积可压缩性系数，表示流体产生单位体积相对变化所需的压力增量。k可压缩性和压缩阻力可压缩性：气体液体固体ii、压缩流体和不可压缩流体不可压缩流体：可以忽略其可压缩性的流体。可压缩流体：其可压缩性不可忽略的流体。注：除法不是绝对的。13、1.2流体的可压缩性和膨胀性，3、流体的膨胀性(膨胀性)流体的体积由于温度的影响而变化的性质。在压力不变的情况下，当温度上升一个单位时，温度膨胀系数为T 的流体的相对体积变化。通常不考虑液体的膨胀性。14、1.3气体的重要性质、压力和温度的变化对气体密度或严重性的变化有很大影响。气动传动的软特性。I .气体的状态方程(理想气体的状态方程):pV=nRmT，p气体的绝对压力，Pav气体的比容，m3/kgT气体的绝对温度，KR气体常数，Nm/kgK。空气阻力=287思考：PV=NR MTP 41:15，1.3气体的重要性质，1。等温过程一定质量气体的状态变化是在恒温条件下进行的。2.等渗过程是具有一定质量的气体，它的状态变化是在恒压条件下进行的。3.等焓过程是在定容条件下，一定质量的气体状态发生变化的过程。16，1.3气体的重要性质，4。绝热过程一定质量的气体在不与外界进行热交换的情况下改变其状态。K绝热指数，对于空气，k=1.4对于饱和蒸汽，k=1.3、17、1.3和5的气体的重要性质。对于在可变过程中具有一定质量的气体，状态参数P、V和T都发生变化，并且不与外界隔离。注：严格来说，气体状态变化的过程大多是多变的。18，1.3气体的重要性质，2。空气密度当热力学温度为273.16K，绝对压力p0=1.013105Pa时，空气密度随温度和压力的变化而变化，空气密度约为0=1.293 kg/m3。在公式中，摄氏度温度p绝对压力，19，1.3气体的重要性质，III。空气的湿度和含水量饱和湿空气：水蒸气含量达到最大值，即饱和状态。不饱和湿空气(过热状态)1，湿度1)绝对湿度1m3湿空气中的水蒸气质量。饱和绝对湿度s湿空气在一定温度下达到饱和时的绝对湿度。P2，两侧的液位一定不相等，并且h12)和两种液体没有相互混合，并且两侧液位上的压力相等，含有较重液体的一侧将流向含有较轻液体的一侧，导致其液位上升。结论：从界面到自由液面的高度与液体的重力成反比。界面以下任何高度的水平面仍然是等压面。44，2.4重力下的流体平衡，3，重力下的气体平衡，常数，1，等温状态(当等温气体在重力下平衡时的压力分布规律)，45，2.4重力下的流体平衡，2，当绝热气体在重力下平衡时的压力分布规律，当绝热气体在重力下平衡时的密度分布规律，46，2.5流体静压的转移，1，帕斯卡定律，作用于封闭容器中静态液体的压力将同时转移到液体中的所有点。静止液体中的压力处处相等。(P21)，47，2.5静水压力传递，2，液压系统中压力的形成以液压千斤顶为例。静液压的传递讨论如下：1) w，p，f1，a2) a1，a2，f1，3) w=0，p=0，F1=0。结论：液压传递中的压力取决于外部载荷。49、2.6静态液体作用在固体壁上的力。1.静态液体作用在飞机上。1.力的大小和方向在静态液体中。作用在平面上的合力等于作用在平面几何中心点上的静压力与平面面积的乘积。f=a(p0hc)a 3354飞机的面积。P0自由液面上的压力；hC平面的几何中心位于液面以下的深度。如果不考虑重力，作用在固体平面上的力等于静压和支承面积的乘积。方向垂直于实体墙。50，2.6静态液体作用在固体壁上的力，2。力的作用点(压力中心)压力中心总是低于平面几何中心。从自由液面算起的压力中心的相对深度；JC平面区域A相对于穿过几何中心并平行于X轴的轴的惯性矩；平面和自由液面之间的角度。由静态液体施加在固体壁上的力等于流体静压力和曲面在垂直平面上的投影面积的乘积。流体静压的测量，单管压力计最简单的压力计。内径大于5毫米的直玻璃管的一端与压力测量点相连，另一端直接与大气相连。优点：简单的缺点：不能用于测量非常高的压力，54，2.7静水压力测量，2，U形管压力计U形管一端连接到压力测量点，一端直接连接到大气。当测量气体压力时，U形管充满水或酒精；当测量液体压力时，水银或其他重液体填充在U形管中。注：对于气体压力的测量，由于为12，对于静水压力的测量为、55和2.7，第三个差压计的U形管和U形管的两端分别与不同的压力测量点相连。讨论：1)如果A=B=0，那么2)如果A和B是相同的气体，并且A和B在相同的高度，那么，56，2.7静水压力测量，4。微压力计、宽容器和倾斜可调的玻璃管。57、2.7静水压力测量，5、负压表(真空表)负压表或真空表测量，也可以用压力计测量。第3章流体动力学59.3.1流体运动的描述I .流场、流体粒子、空间点1、流场中流体运动的全部范围。通道流场：流经管道或明渠的流场，也称为径流流场“旁路流场：绕物体2流动的流场，物体2是流体中的流体颗粒(胶束)作为连续介质取出的非常小的体积单位，被视为物理点。注意：一般认为，在这个微小的体积单位中，运动参数是相同的。60，3.1流体运动描述，3。空间点的几何点，代表空间中的一个位置。流体质点与空间点的比较：流体质点是流体的一部分，在空间运动中有一些物理量，这些物理量在运动中会发生变化。空间点是固定的，是空间中的一个空的几何位置。在一个连续的时间过程中，不同的流体粒子将相继通过同一个空间点。61，3.1流体运动描述，2。流体运动描述1。拉格朗日方法(粒子法)研究了不同时刻流体粒子在流场中的位置、速度和压力的变化。换句话说，不同粒子的运动参数随时间的变化被用来描述流体的运动。具体方法：跟踪选定的流体粒子，观察其空间运动过程中各种物理量的变化。优点：能了解单个流体颗粒自始至终的各种参数变化。62，3.1流体运动描述，2。欧拉法(空间点法)研究流体颗粒在整个流场不同位置的流动参数随时间的变化。换句话说，流体的运动由所有流体颗粒在同一时刻的流动参数来描述。具体方法：在选定的空间点观察它的变化(指流经它的流体粒子物理量的变化)。缺点：它不能从头到尾代表单个粒子的整个运动过程。优点：它能同时代表整个流场的参数。63，3.1流体运动的描述，加速度=时变加速度，位移加速度，64，3.2流体运动的基本概念，1。稳定流和不稳定流1。当稳流流体流动时，如果流体中任意空间点的压力、速度和密度等物理量不随时间变化，则称之为稳流(稳流、恒流)，稳流的时变加速度为0。注意：稳定流场中任何一点的流量参数都不会随时间变化，但不同点的流量参数可能不同。65，3.2流体运动的基本概念，2。如果任何流动参数随时间变化，在空间任何固定点的非定常流动。2.痕迹和流线1。痕迹痕迹是流体颗粒在一定时间内运动的痕迹。只有用拉格朗日方法来表示流体粒子的运动，才能画出轨迹。特征：每个粒子都有一个运动轨迹，所以轨迹是一族曲线，轨迹只在粒子之间有所不同。66，3.2流体运动的基本概念，2。同一瞬时流场中不同位置连续颗粒的流向线。流线是一条曲线，它标志着某一瞬时液体流中每个粒子的运动状态。流线上各点的瞬时液体流动方向与该点的切线方向一致。注：1)稳定流流线形状不随时间变化，轨迹与流线一致。2)流线不能相交或转向。67，3.2流体运动的基本概念。流线的微分方程是3。流量管和流量梁1。流管给出了不属于流场流线的任意闭合曲线。流线沿着闭合曲线上的每个点形成，管状表面由这些流线组成。注：内部和外部流线流体运动的基本概念2。流束、微流束和总流管中的流线组称为流束。微流管、微流束。无数小溪流的总和称为总溪流。注意：对于小流量梁，小横截面上每个点的运动参数可以认为是相同的。平行流：流线相互平行的流动。缓变流动：流线间夹角小或流线曲率半径大的流动。69，3.2流体运动的基本概念，4。流量横截面、流量和平均流量1。垂直于流束中所有流线的流动横截面的横截面称为流动横截面。在液压系统中，当液体在管道中流动时，垂直于流动方向的横截面是通流横截面，也称为溢流横截面或有效横截面。2.单位时间内流经某一截面的液体体积称为体积流量，简称流量。符号为q，单位为m3/s或l/min。微通流部分的整个通流部分： 70，3.2流体运动的基本概念。3.平均流速假设通过某一通流部分上每个点的流速是均匀分布的。在该流速下通过该通流部分的液体的流速等于通过实际流速U的流速，71，3.3连续性方程，1，一维稳定流动连续性方程在总流量中取小流量束，两个流动截面为dA1，dA2，速度为u1，u2，密度为1，2。在dt时间内，根据质量守恒定律(当可压缩流体沿微梁稳定流动时的连续方程)，72，3.3连续方程，流入微梁的流体质量是流出微梁的流体质量。如果流体是不可压缩的，那么(当不可压缩流体沿微梁稳定流动时的连续方程)当不可压缩流体沿一维总流量稳定流动时的连续方程：在管道中稳定流动的液体的平均流速与流量的横截面积成反比。73，3.3连续性方程，2。空间流动的连续性方程条件1:稳定流动条件2:不可压缩流体可用于判断流场是否连续。74，3.4伯努利方程及其使用条件，1。理想流体的运动微分方程，75，3.4伯努利方程及其使用条件，2。伯努利方程为理想流体，76，3.4伯努利方程及其使用条件，出于同样的原因，将这三个方程相加，77，3.4伯努利方程及其使用条件，因为p=p(x，y，z，t)，因此(理想流体沿流线方向运动的欧拉方程)条件1:稳定流动，78，3.4伯努利方程及其应用条件，条件2:仅质量力重力条件3:不可压缩流体(理想流体的伯努利方程)，79，3.4伯努利方程及其应用条件，其中z3333.在实际液体的伯努利方程中，hw单位重量流体从第1段流向第2段过程中的能量损失；1.2第1节和第2节的动能修正系数层流=2，湍流=1注：参数P和Z的测量标准应一致。81、3.4伯努利方程及其应用条件，在液压系统中，通常写成h1，h2第1、2节高度；pw流体从第1部分到第2部分的压力损失，动量方程82，3.5，稳定流动液体的动量方程，第1部分第1，2部分的动量修正系数层流，23354=1.33，湍流=1注：1。动量方程为矢量型，可根据应用中的具体要求投影到指定方向，并列出该方向的动量方程。2.液体流对通道固体壁的作