工程流体力学复习提纲

1、工程流体力学复习提纲第一章绪论1、三种理想模型：连续介质假说、理想流体、不可压缩流体2、流体的粘性：牛顿内摩擦实验T = tA = (iA dy3、作用在流体上的力表面力：法向力和切向力质量力：重力第二章流体静力学z p = cP 二 Pabs Pa ； Pv = Pa Pabs1、静水压强的两大特性2、重力场中流体静压强的分布规律:相对压强、绝对压强、真空值：3、流体作用在平面壁上的总压力大小：P ihcA方向：垂直指向受压面作用点+ JC:y d = y cycA4、流体作用在曲面壁上的总压力PX 二 hcAx ; Pz = V/2_PzP = PxPz ;- anctanPx第三章流体动

2、力学基础1、拉格朗日法、欧拉法的特点2、欧拉法的基本概念：流线方程：虫=史=主Ux Uy Uz3、连续性方程Vi A1 = v 2A 24、恒定总流的伯努利方程2 2Pl： 1V1p2: 2V2zZ2hw2g2g5、恒定总流的动量方程送 Fx =PQ(02V2x fVix£ Fy = FQ(p2V2y PlViy ) »Z Fz g (p2v2z PlV1z )第四章管路、孔口、管嘴的水力计算1、沿程水头损失：l V2hf（普遍适用）d2g局部水头损失：3 V2（V"! _ v2 丫hj（普遍适用），特殊地，对于突扩管 hj- 2J2gJ2g2、粘性流动的两种流态

3、：层流、紊流描述雷诺实验雷诺数：Re-翌流态的判别：VRe 2320 :层流；Re - 2320 :紊流；Re =2320 :临界流3、层流运动沿程阻力系数：Re紊流运动沿程阻力系数：尼古拉兹实验曲线3、孔口、管嘴出流孔口自由出流:Q 二；A 2gH 二2gH孔口淹没出流:Q - ； A、. 2gz 二 J A. 2gz有二 二 0.97、- 0.62、； = 0.64，所以 ；一。管嘴自由出流：Q= n ；A. 2gH =）nA. 2gH因；=1,所以亠”n =0.824、复杂管路的水力计算串联管路：流量满足节点流量平衡,nH =為 hfii =1n=瓦 sQi2i=1并联管路：流量满足节点

4、流量平衡,hf = hf1 = hf2 = hf3 二，即5、管路中的水击：直接水击、间接水击防止水击危害的措施：第五章相似理论与量纲分析1、流动相似的条件：几何相似、运动相似、动力相似相似准则：雷诺相似准则Vm lmVp! P;弗劳德相似准则2Vpg ml mg P1 P2、写出物理量的量纲量纲和谐原理n定理第六章理想流体动力学1、流体微团运动:平移、线变形、纯剪变形、旋转线变形速度:_句x-xx =,-yy:x-：Uy:yZZ；:uz:z纯剪变形速度:12 ：xyzzy12 ,y-zxzzx1：Ux2；:x ；zayaz-：Uxrt-：Uy-：t-：Uz-:t+ u邑+x -/xUx Uy

5、ex：UxUy -丁CUyUy 一UzUz®.'zdtdUydtduzUzgdt旋转角速度:1Jcuz£Uy '1(cuxcuz1FaCU y甸x 'jOx =2-盘丿y =2I cz«z =2I ex纲J另附加欧拉法中加速度公式:2、速度势函数和流函数若流动无旋：X - y = z = 0，则存在速度势函数_:xUxUy,Uz:y_z若流动连续:土 巴 巴 =0 ,则存在流函数.xjyjz収 Ux, Uy.x热动专业：平面极坐标下:旅 1評仁:ur，.:r r 一-r :心一:r =上；x = r cost , y = r sin v ；

6、 r = x y ,1、几种基本的平面势流平面均匀流：ux = v.，uy =0 ；= v x，: = v.y点源与点汇：ur，u.=0 ；丄I nr，qvrr rr点 涡：ur = 0， u；，In rr2、势流叠加： 二 1 曲2，: -2 点源与点涡一一螺旋线：乞I nr， qIn r2兀2兀2兀2兀偶极子流：M C0S "，M sin "（其中偶极子强度M =2aq）2 二 r2 二 r驻点位置的确定：将：，叠加，并写成直角坐标形式（便于求导）；求Ux , Uy ；令Ux = 0，Uy =0，得x、y坐标方程即为驻点位置。3、圆柱体绕流 圆柱体无环量绕流：均匀流绕流

7、静止圆柱体相当于均匀流与偶极子流合成的平面流2 2即=rv： cos（1 与），即=rv： sin（1 -与）rr圆柱体表面速度分布：ur - 0， u = -2v：-si圆柱体表面的压强分布:P：(1 - 4sin2 二)圆柱体所受流体作用力的合力：阻力D=0和升力L=0 圆柱体有环量绕流：均匀流绕流圆柱体同时圆柱体以均角速度旋转相当于由均匀流、 偶极子和点涡合成的平面流圆柱体表面速度分布：rur =0，- -2v.sin v2叭圆柱体表面的压强分布：p 2r 2= v.r cost r2v：r°2cos一一 zn 一2兀"rsin 二一I nr圆柱体所受流体作用力的合力

8、：阻力D=0 ；升力由库塔公式 L = - -V-计算（升力方向：将来流方向沿圆柱旋转方向反向旋转90 °） 卡门涡街4、理想流体旋涡运动涡线方程：dx dy dz，x- .y- .z涡通量：J2 ； ndA沿闭曲线的速度环量：丨二udl巧Uxdx - uydy Uzdz单连通区域的斯托克斯定理：ud|二2 II门ndA （罗惕乾）I' ' A多连通区域的斯托克斯定理：丨,-】|2 =2ndA （罗惕乾）A5、理想流体旋涡运动的基本定理汤姆逊定理、亥姆霍兹第一定理、亥姆霍兹第二定理、亥姆霍兹第三定理6、旋涡的诱导速度强度为-的任意形状涡束对于任意点P的诱导速度：du

9、= sin vdl4兀r7、复势：W（z）二（x, y） （x, y）i （其中 z = x yi）（其中v称为复速度）dW :ii = ux 一 uyi = vdz :x :x: y :y平面均匀流： W（z） = i = v：x v：yi = v：z点源和点汇： W(z)ln (zz0)2兀、r点涡：W(z)ln(z-z0)i坐标原点处的偶极子：W（z）第七章粘性流体动力学基础1、纳维尔-斯托克斯方程丄兰VuxduxdtdUydtduz1 ；:pdt2、边界层的基本概念热动、建环专业:3、边界层的动量积分方程:Uo-d-dxoKdydxu；dy 二:0 （了解）dx4、平板边界层计算 平板

10、层流边界层公式:XUo边界层厚度：=5.477作用在平板一面的总摩擦阻力：Df=Cf号2 A，其中 CfUoLv=1.461.46 平板紊流边界层公式:边界层厚度："=0.37作用在平板一面的总摩擦阻力：Df二 Cf¥a，其中Cf0.074 平板边界层计算有下面两种情况:！整个板长均为层流：直接采用平板层流边界层公式求解。!！整个板长前面为层流，后面为紊流，即为混合边界层:边界层厚度计算先求Xk,判断所求断面是在层流区还是紊流区，如在层流区，用层流边界层厚度公式； 如在紊流区，则用紊流边界层厚度公式。作用在平板一面的总摩擦阻力计算Df = Df层（按Xk长度计算）+ Df紊

11、（按整板长度L计算）Df紊（按Xk长度计算）5、边界层的分离现象及减阻第八章明渠流动给排水专业：1、明渠均匀流的水力特性及发生条件1R6) 12、 明渠均匀流的水力计算公式：Q二CA . Ri二K . i （其中C二一n2梯形断面：A=ho(bmh0)，= b 2h0 . 1 m ，3、水力最优断面：gb 2亍 2(J m -m)梯形水力最优断面:4、矩形水力最优断面:b =2h弗劳德数:Frvvc 、gh临界水深:«Q2 A3c，矩形断面:hc =3."2:qgBcc Yg临界底坡:ic =g cgC： Bc均匀流、非均匀流流动状态的判别：急流：v> cFr >

12、; 1h v hc缓流：vv cFr v 1h> hc临界流：v= cFr = 1h= hc均匀流流动状态的判别外加：i : ic，缓流；i =ic,明渠流动状态：急流、缓流临界流；iic，急流5、水跃与水跌吗.1 8Fr； -12Lj =9.4(Fr1 -1)h1 (不要求)叽十f4h1h2lE:vKj（其中 E 二h j已2g第九章堰流1、堰流的分类及特点：薄壁堰流二:：:0.67H实用堰流0.672.5H宽顶堰流2.510H32、 堰流的基本公式：Q = mb、2gH 23、薄壁堰流的水力计算3矩形薄壁堰流：Q = m0b.2g5三角形薄壁堰流：当 r -90° , H=

13、0.050.25时，Q =1.4H2当 v - 90o , H=0.250.55 时，Q =1.343H2.4734、实用堰流的水力计算：Q=右smnbl2gH2 （对WES剖面，hs/H0>0.15为淹没出流）3$、宽顶堰流的水力计算：Q = d rsmnb. 2gH： （hs/H0>0. 8为淹没出流）6、宽顶堰和实用堰上形成堰流或闸孔出流的界限为：宽顶堰：e/H >0.65为堰流；e/H<0.65为闸孔出流实用堰：e/H >0.75为堰流；e/H<0.75为闸孔出流底坎为宽顶堰型的闸孔自由出流：Q = ；2eB . 2g（H0 - ；2e）二eB.、2

14、g（H 0 - ；2e）底坎为宽顶堰型的闸孔淹没出流：Q - 'eB 2g（H。二ht）底坎为实用堰型的闸孔出流：Q = yeB. 2gH 07、常用的三种水流衔接与消能措施第十章渗流1、渗流的基本概念2、 渗流达西定律：Q=kAJ章气体的一元流动建环、环境专业: 1、声速与马赫数vc = kRT , Ma = c2、元恒定等熵气体的基本方程连续性方程： ZA 二C ( "1v1A -2v2A2)等熵过程能量方程：2 2 2 k p乂( k Pi Vi 二 k P2 V2 )k2 - k -12 一 k 一1 62注：可将p = RT , c2 =kRT等公式代入能量方程变形

15、为别的方程。P等熵过程方程：£ =cPk状态方程：P=：rtp3、元恒定等熵气体的参考状态 滞止状态：v=0,将滞止断面作为一个计算断面，则能量方程变形为:2,k - V, 2 kRT V=1Ma2 個2k -1kRT0)k -1Po1彳k -1“2乙1Ma2p临界状态： Ma=1, V=a。注：空气的k= 1.4，由得T =0.833, T。=0.6339,0PPo=0.5283。极限状态：V=Vmax4、气流参数与通道面积的关系Ma v 1时，A增大或减小时,V、 p、p、T的变化情况(v与p p5、Ma > 1时，A增大或减小时,V、 p、p、T的变化情况(v与p pT变化相反)；T变化相反)。喷管收缩喷管的计算:pb p-，喷管出口达声速 Ve=C, pe= P*, Qm 二 T C APo PoP-，喷管出口未达声速Po PoVe< c,Pe= P-, Qm 二;?eVe Ae 缩扩喷管的计算：出口 Ma > 1,说明喉部达声速， Qm = C.A.，出口参数按常规计算。第十二章湍流射流1、射流的