中国石油大学流体力学总复习剖析课件

1、流体力学总复习,1,2013.6.5 国航成都飞广州CA4307航班起飞40分钟后，雷达罩被外物撞击，导致返航。 CA4307广州航班刚起飞，疑似遭鸟击，机组迅速返航，更换飞机后重新起飞，安抵广州,2,第一节、流体的基本概念 第二节、流体的主要物理性质 第三节、作用在流体上的力,第一章、流体及其物理性质,3,一、流体的概念和特点,二、连续介质假设,1. 流体质点（流体微元,2.连续介质假设,第一节、流体的基本概念,4,第二节、流体的主要物理性质,一、密度 液体的相对密度 二、 重度 三、压缩性和膨胀性 1.压缩性 2.膨胀性 3.可压缩流体与不可压缩流体,5,第二节、流体的主要物理性质,四、粘

2、性 1. 概念 2. 牛顿内摩擦定律5及适用条件 3. 粘性产生的原因及温度对粘性的影响 4. 粘度 五、表面张力特性,6,第三节、作用在流体上的力,一、质量力（远程力） 单位质量力 二、表面力（近程力） 表面应力 切（向）应力 法（向）应力,7,圆筒形盛水容器绕中心轴等角速旋转，写出图中A(x,y,z)处流体质点的单位质量力表达式,8,液体与气体力学性质的比较,9,2.1流体静压力及其特性,一、流体静压强 基本特性 二、分析思路：四步法 三、压强的表示方法和计量 1.绝对压强、相对压强、真空度 2.压强的计量,10,2.2流体平衡微分方程式,一、流体平衡微分方程式 推导及方法 方程意义 适用

3、条件 二、平衡综合式 综合式 等压面 定义、方程、性质,11,一、流体静力学基本方程式,1. 几何意义 2. 物理意义 3. 适用条件,2.3重力作用下的流体平衡,12,2.4小结（液体做等加速水平直线运动,压力分布规律： 等压面特征： 1. 等压面是一系列倾斜平面。 2. 等压面的斜率： 3. 自由液面是等压面，其方程,13,2.4小结（液体做匀角速旋转运动,压力分布规律 等压面特征： 1. 等压面是一系列同轴旋转抛物面。 2. 等压面与质量力的关系：正交 3. 自由液面是等压面，其方程,14,2.5小结（静止流体作用在平面上的液体总压力,总压力的大小 方向： 垂直指向作用面 作用点,15,

4、小结（2.6 静止流体作用在曲面上的总压力,总压力的大小：分解-合成 方向： 垂直指向作用面 作用线 一定通过水平分力与铅垂分力的交点,16,3.1 研究流体运动的两种方法,一、拉格朗日法（随体法） 思路 拉格朗日变数 二、欧拉法（当地法、空间法） 思路 欧拉变数 全加速度,全加速度 = 当地加速度 迁移加速度,17,3.2 流体运动的基本概念,一、定常流动与不定常流动 二、均匀流与非均匀流 三、一维流、二维流和三维流 四、迹线与流线 五、流管、流束、总流 六、有效断面、流量和断面平均流速,18,3.3 连续性方程,一、一维流动的连续性方程 不可压缩定常流 二、有分支流动的一维连续性方程 三、

5、三维流动的连续性方程 不可压缩定常流 可压缩定常流,19,3.4 理想流体运动微分方程,适用条件 物理意义,一、欧拉运动微分方程,20,3.4 理想流体运动微分方程,二、理想流体流线上的伯诺利方程 适用条件 物理意义 几何意义,21,3.5 定常总流的伯诺利方程,水头损失 定常总流的伯诺利方程,适用条件 物理意义 缓变流及其特性 动能修正系数,22,3.6 泵对液流能量的增加,二、泵的主要性能参数 扬程H 流量Q 安装高度Hs：泵轴心到液面的垂直距离。 泵功率（有效功率,一、有能量输入的伯诺利方程,23,物理意义 适用条件,七、定常总流的动量方程,24,4.1管路中流动阻力产生的原因及分类,一

6、、流动阻力产生原因 外因：水力半径、壁面粗糙度、长度 内因：粘性和惯性 二、流动阻力和水头损失分类 水头损失分类 沿程水头损失和局部水头损失,25,三、两种流动状态层流和紊流,流态可分为层流和紊流； 雷诺实验 流态判别准则：雷诺数 雷诺数的定义,26,常用力学相似准则,27,4.5圆管层流分析,一、 圆管层流运动规律分析 1. 圆管流动的切应力分布 2. 圆管层流的速度分布 3. 圆管层流的流量哈根泊肃叶公式 4. 圆管层流的沿程水头损失计算达西公式 二、N-S方程求解层流运动 连续性方程 N-S方程,28,4.6圆管紊流运动,紊流的结构与速度分布 粘性底层速度近似直线分布 过渡区 紊流核心区

7、对数分布或指数分布 水力光滑 ？ 水力粗糙 ,29,小结圆管紊流运动规律,沿程损失系数与流态分区 紊流 水力光滑区 混合摩擦区 水力粗糙区（阻力平方区,30,4.8局部水头损失的计算,1.突扩管路的局部损失表达式 2.局部水头损失的计算通式,包达公式,31,小结5.1 压力管路的基本概念,1. 有压管路与自流管路 2. 长管与短管 长管： 短管,32,小结5.3 串、并联管路的水力计算,定义 串联管路的水力特性 节点流量平衡： 能量平衡： 并联管路的水力特性 节点流量平衡： 能量平衡,33,小结5.4 定水头孔口和管嘴出流,一、概念 二、 定水头薄壁小孔口自由出流 三、定水头薄壁小孔口淹没出流 四、定水头圆柱外伸管嘴自由出流,34,重要的计算,1.平面或曲面上总压力的计算 p0=0(自由液面)、p00(等效自由液面) 2. 实际流动伯诺利方程、连续性方程、动量方程，甚至静力学基本方程的联合运用 3. N-S方程求解 4.证明推导 量纲分析方法 求流线方程、加速度表达式 推导公式 5. 牛顿内摩擦定律,35,答疑时间： 上午 8:30-11:30 下午 2:00