[2017年整理]流体力学知识要点

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1、1.质量力：质量力是作用在流体上的每一个质点上的力。单位是牛顿 N单位质量力：设在流体中的 M 点附近取质量为 dm 的微团，其体积为 dv，作用于该微团的质量力为 dF 则称极限 lim dF/dm =f 为作用于 M 点单位质量的质量力2.表面力：表面力是作用在所考虑的或大或小的流体系统表面上的力。3.容重：密度和重力加速度的乘积。4.动力黏度：它表征单位速度梯度下作用下的切应力，反映了黏滞性的动力性质。单位为N/m2.s 以符号 Pa.s动力黏度 u 与运动黏度 u=v5 表面张力：由于分子间的吸引力，在液体的自由表面上能够承受的极其微小的张力称为表面张力 毛细管现象：由于表面张力的作用

2、，如果把两端开口的玻璃细管竖立在液体中，液体就会在细管中上升或下降高度的现象称为毛细管现象。6 流体的三个模型：连续介质模型，无黏性流体模型，不可压缩流体模型第二1 流体静压强的两个特征：其方向必然是沿着作用面的内法线方向；其大小只与位置有关，与方向无关2 流体静压强基本方程式b:流体静压强的分布规律适用条件：只适用于静止，同种，连续性液体3 静止均质液体的水平面是等压面，静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等 温面4 压强的两种计算基准：绝对压强和相对压强。以绝对真空为零点起算的压强为绝对压强；以当地同高程的大气压强 Pa 为零点起算的压强为相对压强；当相对压强为负值时负压，负压的绝对值

3、称为真空度 Pv 表示5 压强的三种度量单位6 常用的液柱测压计：测压管，压差计，微压计第三1.描述流体运动的两种方法：a 拉格朗日法， b 欧拉法对比拉格朗日法和欧拉法的不同变量，可以看出两者的区别：前者以 a,b,c 为变量，是以一定质点为对象；后者以 x,y,z 为变量，是以固体空间点为对象。2.非恒定流动：流速等物理量的空间分布与时间有关的流动。恒定流动：运动平衡的流动，流场中各点流速不随时间变化，由流速决定的压强，黏性力和惯性力也不随时间变化的流动称为恒定流动。3.流线：在采用欧拉法描述流体运动时，为了反映流场中的流速，分析流场中的运动，常采用形象化的方法直接在流场中绘出反映流动方向

4、的一系列线条。迹线：同一质点在各不同时刻所占有的空间位置连成的空间曲线称为迹线。4流管：在流场内，取任意非流线的封闭曲线 L，经此曲线上全部点做流线，这些流线组成的管状流面，称为流管。流管以内的流体称为流束。垂直于流束的断面称为过流断面。当流束的过流断面无限小时，这根流束就称为元流。在本专业实际中，用以输送流体的管道流动，由于流场具有长形流动的几何形态，整个流动可以看做无数元流相加，这样的流动总体称为总流。5.根据流速是否随流向变化，分为均匀流动和不均匀流动。不均匀流动又按流速随流向变化的缓急，分为渐变流动和急变流动。6.恒定总流能量方程式推导成立德条件。a：是在恒定流前提下进行的。 b:是以

5、不可压缩流体为基础的。 c：是将断面选在渐变流上。 d:是在两断面间没有能量输入和或输出的情况下提出的。 e：是根据两断面间没有分流或合流的情况小推导的。 F:推导用到均匀流过流断面上的压强分布规律，因此，断面上的压强 P 和位置高度 Z 必须取同一点得值，但该点可以在断面上任取。7.求流速的一般步骤是：分析流动；划分断面；选择基面；写出方程。8.我们将流段占有的空间称为控制体。控制体的一般定义为：控制体是根据问题的需要所选择的相对于空间坐标系为固定的空间体积。第四章 流动阻力和能量损失1.沿程损失：在边壁沿程不变的管段上，流动阻力沿程也基本不变，这类阻力称为沿程阻力。克服沿程阻力所引起的能量

6、损失沿程损失。局部阻力损失：在边界急剧变化的区域，阻力主要地集中在该区域内及其附近，这种集中分布的阻力称为局部阻力。克服局部阻力的能量损失称为局部损失。2.水头损失，压强损失3.两种流态：层流，紊流。流态的判别条件是：层流，Re2000. 4.在邻近管壁的极小区域存在着很薄的一层流体，由于固体壁面的阻滞作用，流速较小，惯性力较小，因而仍保持层流运动。该层流称为层流底层，管中心部分称为紊流中心。5.圆管层流的沿程阻力系数计算式：入=64/Re.6.沿程损失系数入的变化可归纳为：A ：层流区 入=F1(Re) B：临界过渡区 入=F2(Re) C:紊流光滑区：入=F3(Re) D:紊流过渡区：入=

7、F4(Re ,K/d) E：紊流粗糙区(阻力平方区) F5=(k/d)7.所谓当量粗糙高度，就是指和工业管道粗糙区入值相等的同直径尼古拉兹粗糙管的粗糙高度。8.水力半径 R 的定义为过流断面 A 与湿周 X 之比。所谓湿周，即过流断面上流体和固体壁面接触的周界。第五章1.在容器侧壁或底壁上开一孔口，容器中的液体自孔口出流到大气中，称为孔口自由出流。如果出流到充满液体的空间，则称为淹没出流。 两者的异同点：只是作用水头 Ho 中速度头略有不同，自由出流时上游速度头全部转化为作用水头，而淹没出流时，仅上下游速度头之差转化 为作用水头。2.简单管路：具有相同管径 d，相同流量 Q 的管段，它是组成各

8、种复杂管路 的基本单元。3.Sp ,S 对已给定的管路是一个定值，它综合反映了管道上的沿程阻力和局部阻力情况，称为管路阻抗。4.、串联的特点：a 流量相等 b 阻抗叠加 。并联特点：总流量为各支管中流量之和 b 阻力损失相等 c 总的阻抗平方根倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和5.有压管中运动着的液体，由于阀门或水泵突然关闭，使得液体速度和动量发生急剧变化，从而引起液体压强的骤然变化，现象称为水击。水击所产生的增压波和减压波交替进行，对管壁或阀门的作用有如锤击一样，称为水锤。避免这种现象发生的措施：a 增加管路关闭或开启时间，使过程延长 b 在管路中装置各种安全瓣，这样在水锤发生瞬间有安全瓣将部

9、分水从管中放出，或把部分空气引管中第六1.出流空间大小不同，对射流的流动有很大影响，出流到无限大空间中，流动不变固体边壁的限制为无限空间射流，又称自由射流。反之为有限空间射流，又称受限射流自由射流和受限射流的区别：出流空间的大小不同，一个是出流到无限大空间中，一个是出流到有限空间中。2.气体射流的 2 个动力特征：a 射流中任意点上的静压强均等于周围气体的压强 b 各横截面上动量相等3.气体从狭长缝隙中外射运动时，射流只能在垂直条缝长度的平面上扩散运动。如果条缝相当长这种流动可视为平面运动，称为平面射流4.在采暖透风的空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，这时就要用温差射流。将有毒气体及灰尘浓

10、度降低就要用到浓差射流。所谓温差，浓差射流就是射流本身的温度或浓度与周围气体的温度，浓度有差异第七章1.流体微团的基本运动形式有：平移运动，旋转运动和变形运动等，而变形运动又包括线变形和角变形两种2.有旋运动：流体微团的旋转而速度在流场内不完全为零的流动。无旋流动：流动场中各种点旋转而速度等于零的运动。第八1 升力：流体垂直于来流方向作用在物体上的力;阻力：流体平行于来流方向作用在物体上的力。2.绕流阻力由两部分组成，即摩擦阻力和形状阻力。 附面层：是流速低于来流速度Uo，流体作黏性流体的有旋流动，发生在紧靠物体表面的一个流速梯度很大的流体薄层。3.形状阻力：主要是指流体绕曲面体或具有锐缘棱角

11、的物体流动时，附面层要发生分离，从而产生旋涡所造成的阻力，这种阻力与物体形状有关，故称为形状阻力。4.卡门涡街：物体后面形成有规则的交错排列的旋涡组合，称为卡门涡街。第十章1.几何相似：是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段相同，任意相应线段保持一定的比例。2.运动相似：要求两流动的相应流线几何相似，或说相应点的流速大小成比例，方向相同。3.动力相似：要求同名力作用，相应的同名力成比例。4.四个相似准数的表达式及其物理意义：a,欧拉数 Eu= p/v2 它是压差和惯性力的相对比值，是压力的相似准数。B 费诺德数 Fr=v2/gl . 它是惯性力与重力的相对比值，是重力的相似准数。 C

12、 雷诺数 Re=vl/ 它是惯性力和黏性力的比值，是黏性力的相似准数。 D马赫数 Ma=v/a,它是惯性力与弹性力的比值，是弹性力的相似准数。5.相似第一定理;表明两个相似的现象，它们是同名相似准数必定相等，即相同名称的相似准数分别相等。相似第二定理：表明由定性物理量组成的相似准数，相互之间存在着函数关系。 相似第二定理：两个现象相似的充分必要条件除了由基本规律导得的相似准数相等外，还包括单值条件相似。 单值性条件：是指把某一现象从无数个同类现象中区分开来的条件。单值性条件相似包括几何相似，边界条件和初始条件相似，以及单值性条件所导得的相似准数相等6.因次和单位：因次是指物理量的性质和类别，而

13、单位除表示物理量的性质外，还包括着物理量的大小，因次又称为量纲。7.因次分析法： 定理又称巴金汉法：对某一流动问题，设影响该流动的物理量有 n 个：x1,x2,xn;而在这些物理量中的基本因次为 m 个，于是就可以把这些量排列成 n-m 个独立的无因次参数 1，2，3n-m。B 瑞利法：假定物理量 y 是物理量x1,x2,xm 的一个函数 y=f【x1,x2,xm】 ，则 y 的因次等于x1,x2,xm 的因次的幂乘积，第十一章1.泵与风机的分类;容积式（往复式，回转式， ）叶片式（离心式，轴流式，混流式，贯流式）其他类型。2.泵与风机的四个性能参数：a 泵的扬程 H 与风机的全压 P 和静压

14、 pj;b 流量 Q ,c 功率及效率，d 转数 n，3.泵的扬程 H：泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口的能量增值，4.风机的压头（全压）p;是指单位体积气体通过风机所获得的能量增量，单位为 Pa，是压强的单位。 风机的静压 Pj:为风机全压减去风机出口动压。5.有效功率：在单位时间内通过泵的流体所获得的总能量。用 Ne 表示，Ne=rQH/1000, 泵与风机的全效率：输入轴功率 N 被流体的利用程度，用 表示，=Ne/N ，6.流体圆周速度 u=r = dn/60.7.流体按径向进入叶片间的流道时，理论扬程方程式为:8.泵或风机损失可分为流动水力损失，容积损失，机械损失。 9.泵与

15、风机的全效率等于容积效率，水力效率，及机械效率的乘积。即=Ne/N=vhm。10.相似律和比转数：A：相似律： a，定义：在相似工况下， “原型”与“模型”的扬程，流量及功率所拥有的关系叫相似律。b，关系：流量关系： 扬程关系： 功率关系：B：比转数：a ，定义：同一类型泵或风机，无论其尺寸大小，而反映其流量 Q 扬程（全压）H 以及转数 n 之间关系的类型性能代表量 比转数 ns。 b，关系式： ns 被称为比转速，因为是无因次。 c，实际上的比转数定义为 ns= ，这样 ns 就成为有因次量了。11泵装于各种管路时扬程的计算： H=Pm/+HB ，一般可以用压力表与真空计的示度近似地表明泵的扬程。12.气蚀想象。 13.产生“气蚀”的原因：a 泵的安装位置高出吸液面的高差太大，即泵的几何安装高度 Hg过大，b 泵安装地点的大气压较低，c 泵所输送的液体温度过高。 14.泵的吸水高度。 （都在 342 页，自己去看书） 。