流体力学总结

1、流体力学总结第一章流体及其物理性质1. 流体：流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质，只要这种力继续作用, 流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。流体一般不能承受拉力，在静止状态下也 不能承受切向力，在任何微小切向力的作用下，流体就会变形，产生流动2. 流体特性：易流动（易变形）性、可压缩性、粘性3. 流体质点：宏观无穷小、微观无穷大的微量流体。4. 流体连续性假设：流体可视为由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。稀薄空气和 激波情况下不适合。5.密度mmGG，亠 1lim重度limg比体积v -V 0 VVV 0 VV4 C时纯水的密度6.相对密度：是指某流体的密度与标准大气压

2、下1000）之比S w为4 C时纯水的密度SHg 13.6wn7. 混合气体密度i ii 18. 体积压缩系数：温度不变，单位压强增量引起的流体体积变化率。体积压缩系数的倒数为体积模量KP1P1 V11pp VTp; Q 01.4pp9.温度膨胀系数：压强不变，单位温升引起的流体体积变化率。_VT V10.不可压缩流体：流体受压体积不减少，受热体积不膨胀，密度保持为常数，液体视为不 可压缩流体。气体流速不高，压强变化小视为不可压缩流体11.牛顿内摩擦定律:dudy黏度dU流体静止粘性无法表示出来，压强对黏dy。满足牛顿内摩擦度影响较小，温度升高，液体黏度降低，气体黏度增加定律的流体为牛顿流体。

3、理想流体：黏度为 0,即 0。完全气体：热力学中的理想气体第二章流体静力学表面力：流体压强 p为法向表面应力，内摩擦T是切向表面应力（静止时为0）。质量力（体积力）:某种力场对流体的作用力，不需要接触。重力、电磁力、电场力、虚加的惯性力4 W 44 彳单位质量力：甲一 fxi fyfzk，单位与加速度相同 m/s2m流体静压强：1）流体静压强的方向总是和作用面相垂直且指向该作用面，即沿着作用面的内法线 方向2）在静止流体内部任意点处的流体静压强在各个方向都是相等的。Px Py PzPn流体平衡微分方程式（欧拉平衡方程）Pkz12.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.压差方程 dp(fxd

4、xfydy fzdz)势函数fx ),fydpd()重力场质量力势函数gz等压面：d( ) fxdx fydyfzdzc每一点的等压面与该点质量力垂直重力场中流体静力学基本方程:dpgdz pgzp -c静水头为常数gz :位置水头（位置势能）:压力水头g（压力势能）表压PgPPa真空度PvPa P注：测压计测得是相对压强（表压）,不是绝对压强11. U型管测压计：12.倾斜式微压计PgP Pa2gh2ighiPgKPl P2g(hi h2)a sinA13.等加速直线相对平衡等压面上dp(adxgdz)0 axgztan14.自由液面 ax静压强分布pgz 0Po等角速度旋转相对平衡Zsg(

5、zsz)等压面 dp ( 2xdx2ydygz)gz2 2、亠r自由液面gz 02 aZs2 2r2g静压强分布p Pog(zs z)注：旋转抛物体的体积等于同底等高圆柱体体积的一半15.作用在倾斜平面上的总压力只考虑液体压强作用点（不考虑大气压）常用惯性矩:矩形惯性矩F p)Agsin16.作用在曲面上的总压力yDAydA (pAghcAghJA PcAJ cxycJcxycAH bH3 122 H 2 bH1圆形惯性矩142hR4fxF压力 体吆VpFz217.浮力:AhdA QiRxJ2ghAV2Rx0-0水头 （1-冰头）+（ 2-2水头）0-0能量二（1-1能量）+（ 2-2能量）2

6、 2 2 p V2p V12p V22Q（z止）Q1（z上十）Q2（z上十）g 2gg 2gg 2gDDtux(-uvW、c)0xyzvw0yz二维不可压缩定常流动14.微分形式动量方程（纳维尔斯托克斯方程）13.微分形式连续性方程-(V2PF)2(w yvz)x2V2(PF)2(u zvx)y2V2-(PF)2(v xuy)z2222 2PF 1pPF1 ppfVuv w ,JJxxyyz15.蓝姆运动微分方程1_pzDuDtDvDtDtDw222uuu(222)xyz222vvv(222 )xyz2JW)z连续性一 0x-J.边界条件y h, 0dy注：黏度为0,0方程变为理想流体的Eul

7、er运动方定常流动是指DuDt0,而不是-D0Dtuuuu v txy巴和2 u二维定常流动不可压缩流体N-S方程:/uu(uv)xy(uv)xy2 弓) y忽略惯性力项Dtx2dp d 2u dx dy2p =常救（不可压编疑体）p Cp （绝*熱浇动中）16.无旋运动的Euler积分V2Pf c:位势能PF ：压力势能不可压缩理想流体在重力作用下作定常流动有旋流动，沿一条流线各点单位重量流体的位势能，压力势能和动能的总和保持不变。无旋流动，非但在同一流线上的各点， 而且在整个流场中所有各点 的总机械能保持不变。第六章 不可压缩黏性流体的内部流动1.理想流体：流体间无粘性，同一有效截面上流体

8、速度大致相等，总水头保持不变 黏性流体：流体间有粘性，贴壁流体质点速度为零，相对运动着的流层之间存在切 ,机械能不守恒。2.向应力，形成阻力，要克服阻力维持流动，要消耗机械能 内部流动：流体被 固体壁面包围，在管道或渠道中的流动。3.黏性流体沿流线的伯努利方程：吃2gZ1P1gV22一 Z22g色hwlg4.注：1）不能在急变流处建立伯努利方程2）伯努利方程中速度为平均速度 不可压缩粘性流体总流伯努利方程21 2g1A4旦gv 3A（=） dA A V2V222g层流=2，湍流 =1a总流方程使用条件： 定常流动； 不可压缩流体； 作用于流体上的质量力只有重力； 所选取的两个计算断面应符合渐变

9、条件 粘性流体分流时3Z2P1P2gV122g2V22Z3P3g3V32.；hw1 3,2gZ3P3g2g3V32 hhw2 32g有能量输入5.流动阻力损失hwhfhj沿程阻力损失hf =l V2:沿程阻尼系数d 2g:局部阻尼系数局部阻力损失hj =V22g沿程阻力产生原理：1）液体具有粘滞性；（内因）ZiPigiVi22gHtZ2P2g2V222ghw2）固体边界的影响，液流内部质点间产生相对运动。（外因）局部阻力产生原理 ：在流道发生突变的局部区域,流动属于变化较剧烈的急变流，流动结构急剧 调整，流速大小、方向迅速改变， 往往伴有 流动分离与旋涡运动，流体内部 摩擦作用增大。6. 圆管

10、内层流（Re2000）：取圆柱体，运用牛顿内摩擦和受力分析求出u与r的关系rjlhFi 73一%rawPr22rl 0u卄（R2r2)4 lQudAPR4A8 lduPrdr2lUmaxPr2 vumax4 l22Prhf坐丄V!色g Red 2gRe7. 入口段长度层流：$0.06Re 湍流2540dd8. 平板间层流：化简 N-S方程DuDtPx2弓)z2 dP(h22)dpdxPxPL2u2y泊肃叶流动库特流动9.水力光滑y2) 2f(h2 y2)dp 0 u U(1 -)(理想流体) dx2h水力粗糙相对粗糙度d层流底层厚度32.8Re10.尼古拉兹曲线：水力光滑管和水力粗糙湍流11.穆迪图注：层流和湍流（水力）光滑管区 只与雷诺数 有关12.局部阻力系数截面增大以V为基准以V2为基准(1(AA )2A2)1)截面缩小以t （小截面）为基准 20.5（1 -A2）13.虹吸液体由管道从