工程流体力学知识点总结市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、工程流体力学知识点总结主讲人：朱华玲工作室：M2502 电 话qq：81016450310/10/第1页考试题型一 填空题 10*2分=20分；二 选择题 10*2分=20分；三 计算题 4题，共40分；四 叙述题 2题，每小题10分，共20分。10/10/第2页第二章 流体主要物理性质一、流体概念1、流体：由极其微小、在空间仅占有点位置质点所组成微团组成、连续、易于流动介质。2、特征：易流性；只承受压力，不能承受切应力；没有固定形状，其形状取决于容器形状。3、流体液体：分子间距小，含有微小压缩性；气体：分子间距大，含有很大压缩性。10/10/第3页第二章 流体主要物

2、理性质二、流体密度与压缩性 1、密度 单位体积内流体所含有质量。均质流体式中 流体密度（kg/m ）； 4时水密度（kg/m ）。2、相对密度10/10/第4页第二章 流体主要物理性质3 、重度 单位体积内流体所含有重量。4 、 体积弹性模量 V一定，在一样p下， K 越大, V 越小, 说明K 越大，液体抗压能力越强.说明：因为压强增大，体积缩小，p与V 改变趋势相反，为确保K为正值，故加有符号。10/10/第5页第二章 流体主要物理性质三、流体粘性1、流体粘性 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，其内部因相对运动而产生内摩擦力性质。 静止液体不展现粘性。2、牛顿内摩擦定律: 流体流动时

3、，阻滞剪切变形内摩擦力与流体运动速度梯度成正比，与接触面积成正比，与流体性质相关，与流体内压力无关。单位面积上切应力式中：-百分比常数-动力粘度10/10/第6页第二章 流体主要物理性质 3、粘性表示方法及其单位（1）动力粘度 （2）运动粘度国际单位制中单位：m2/s 惯用非法定单位： 1 m2/s = 104 St (cm2/s) = 106 cSt (mm2/s)由牛顿内摩擦定律动力粘度表示单位速度梯度下流体内摩擦应力大小 。国际单位制中惯用单位： 或是10/10/第7页第二章 流体主要物理性质恩氏粘度与运动粘度换算关系4、液体粘度将随压力和温度改变发生对应改变。 （1）流体产生粘性主要原

4、因液体：分子内聚力；气体分子作热运动，流层之间分子热交换频繁。 （2）压力影响 在高压下，液体粘度随压力升高而增大；常压下，压力对流体粘性影响较小，可忽略。（3）恩氏粘度注意: 2时，使用该公式。当没有约束条件时为7.13。恩氏粘度是无量纲数。10/10/第8页第二章 流体主要物理性质液体：温度升高，粘度降低；气体：温度升高，粘度增大。（3）温度影响5、实际流体和理想流体实际流体（粘性流体）： 含有粘性流体称实际流体。理想流体 ： 假想没有粘性流体。10/10/第9页流体静力学1 、液体静压强含有两个主要特征：1)液体静压强方向总是指向作用面内法线方向。2)静止液体内任一点静压力在各个方向上都

5、相等。证：四面体上法向表面力10/10/第10页流体静力学投影式：由有：整理得：四面体上质量力：10/10/第11页流体静力学同理：即： 2 、静止流体平衡微分方程式研究流体在质量力和表面力作用下力平衡关系（1）、平衡微分方程式设微小六面体中心点a ,其静压强为p(x,y,z)10/10/第12页流体静力学x方向平衡方程式 化简得同除以 同理得欧拉平衡方程10/10/第13页流体静力学3 、重力场中静止流体压强分布（1）、不可压缩流体静压强基本公式重力场中平衡流体中流体静压力只是高度连续函数。重力场中欧拉平衡方程形式为 10/10/第14页流体静力学对于不可压缩流体 ，对上式在流体连续区域内进

6、行积分，可得：该式为重力场中不可压缩流体静压强基本方程式。积分常数C能够由平衡液体自由表面边界条件确定：10/10/第15页流体静力学这就是不可压缩流体静压强分布规律。（重点）静止流场中压强分布规律既适合用于理想流体，也适合用于粘性流体所以即流体静压强基本方程式表明：重力作用下静止液体中，任一点静压强由自由表面上压强和单位面积液柱重量所组成。静止液体自由表面上表面压力均匀传递到液体内各点（这就是著名帕斯卡定律，如水压机、油压千斤顶等机械就是应用这个定律制成）。淹深10/10/第16页流体静力学静止液体内不一样位置处流体静压力数值不一样， 但其数值之间存在以下关系。（2）、流体静压强基本方程式物

7、理意义（由上式） 在平衡流体内部，位置势能和压力势能能够相互转化，不过总能量保持恒定。 流体静压强基本方程式意义就是平衡流体中总能量是一定。这也是能量守衡与转化定律在平衡流体中表达。位置势能压力势能10/10/第17页流体静力学4、静压强表示方法及其单位（1）、表示方法： 大气压强-标准状态下，海平面上大气所产生压强。 绝对压强-以绝对真空作为基准所表示压强； 相对压强-以当地大气压强作为基准所表示压强。多 数测压仪表所测得压强是相对压强，故相 对压力也称表压强。 真空度-负相对压强。（2）、四种压力关系： 绝对压强=相对压强+大气压强 真空度=大气压强-绝对压强10/10/第18页流体静力学

8、pOp=0ppaP，粗糙度被层流边层淹没；（重点）水力粗糙管： 时，保持在0.8左右。 短孔加工比比薄壁小孔轻易，所以尤其适合于作固定节流器使用。式中：v1可忽略 ，代入。整理：流经短孔流量计算式：10/10/第72页孔口流动三、细长孔式中：液体流经细长孔流量和孔前后压差p成正比；流量和液体粘度成反比。所以流量受液体温度改变影响较大。 液体流经细长小孔时，普通都是层流状态，所以可直接应用前面已导出圆管层流流量公式：10/10/第73页液压冲击和气穴现象一.液压冲击定义：在液压系统中，因为某种原因引发液体中产 生急剧交替压力升降阻力波动过程。危害：出现冲击时，液体中瞬时峰值压力往往比 正常工作压

9、力高好几倍，它不但会损坏密封 装置、管道和液压元件，而且还会引发振动 与噪声；有时使一些压力控制液压元件产 生误动作，造成事故。原因：流道突然堵塞或截断。10/10/第74页液压冲击(一) 液压冲击物理过程 若将阀门突然关闭，则紧靠阀门这部分液体立刻停顿运动，液体动能瞬时转变为压力能，接着后面液体依次停顿运动，依次将动能转变为压力能，并以一定速度由阀门处回传到管头处，使全管压力升高，在管道内形成压力升高波；管内液体受力不平衡，使液体倒流，管内液体压力逐段降低，形成压力衰减波。 若整个过程中无能量损失，则冲击波将永远连续下去。“水锤”10/10/第75页液压冲击(二)减小液压冲击办法适当加大管径

10、，限制管道流速，普通在液压系统中把速度控制在4.5m/s以内，使prmax不超出5MPa就能够认为是安全；正确设计阀口或设置制动装置，使运动部件制动时速度改变比较均匀；延长阀门关闭和运动部件制动换向时间，可采取换向时间可调换向阀；尽可能缩短管长，以减小压力冲击波传输时间，变直接冲击为间接冲击；迟缓关闭阀门，削减冲击波强度；在阀门前设置蓄能器，以减小冲击波传输距离；应将管中流速限制在适当范围内，或采取橡胶软管；在系统中装置安全阀，限制压力升高。10/10/第76页气穴现象二.气穴现象定义：在流动液体中，因为压力降低而有气泡形成 现象。 气穴中气体：空气，油蒸汽。轻微气穴：压力降低到某一值时，以混

11、入油中微小 气泡为关键，其体积胀大并相互聚合而形 成相当体积气泡。严重气穴：当压力降低到空气分离压（4104pa)以 下，除混入油中气泡胀大聚合外，溶入 油中空气将突然快速自油中分离而产 生大量气泡。10/10/第77页气穴现象强烈气穴：当压力降低到饱和蒸汽压（约为2104pa)以下， 除上述两种气泡外，油液还将沸腾汽化，产生大 量气泡。未破溃气泡体积缩小、溃灭局部真空局部液压冲击产生振动、噪音金属表面剥落破坏 气蚀油液氧化变质流道狭窄处堵塞 总之，气穴使系统性能变坏（尤其是系统动态性能）容积效率降低；气蚀使材料破坏，使液压元件寿命缩短。 危害：气泡进入高压区10/10/第78页气穴现象减小气穴办法：正确设计和选取液压元件（结构、参数）;减小阀孔口前后压差（P1/P23.5）;液压系统个元件联接处要密封可靠，严防空气侵入；在易发生气穴管路中加背压；采取抗蚀能力强金属材料，提升零件机械强度，减小零件表面粗糙度；降低吸油高度（普通不超出0.5m);加大吸油管径，限制吸油管流速；及时清洗吸油过滤器。习题：液压冲击和气穴现象是怎样产生？它们有何 危害？怎样预防？10/10/第79页第十章 气体一元定常流动特点：压缩性。声速和马赫数 一、声速c：微