《流体力学总结笔记》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学总结笔记（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、流体力学一、流体的主要物性与流体静力学1、静止状态下的流体不能承受剪应力，不能抵抗剪切变形。2、粘性：内摩擦力的特性就是粘性，也是运动流体抵抗剪切变形的能力，是运动流体产生 机械能损失的根源；主要与流体的种类和温度有关，温度上升粘性减小，与压强没关系。3、牛顿内摩擦定律：duFd uF =y AT =p -dyAd y相关因素：粘性系数、面积、速度、距离；与接触面的压力没有关系。例1：如图6-1所示，平板与固体壁面间间距为1mm,流体的动力黏滞系数为O.lPa.S,以50N 的力拖动，速度为lm/s,平板的面积是（）m2。解：duF8=0.5例2：如图6-2所示，已知活塞直径d=100mm,长
2、l=100mm气缸直径D=100.4mm,其间充满 黏滞系数为O.1Pas的油，活塞以2m/s的速度运动时，需要的拉力F为（）N。1C解：F = pA-U = O.lx兀 x(100x10-3)x0.1x-= 31.4Ndy0.2 x10 -34、记忆个参数，常温下空气的密度P二1.205kg/m3。5、表面力作用在流体隔离体表面上，起大小和作用面积成正比，如正压力、剪切力；质量 力作用在流体隔离体内每个流体微团上，其大小与流体质量成正比，如重力、惯性力，单位质量力的单位与加速度相同，是m / s2。6、流体静压强的特征：A、垂直指向作用面，即静压强的方向与作用面的内法线方向相同；B、任一点的
3、静压强与作用面的方位无关，与该点为位置、流体的种类、当地重力加速度等因素有关。7、流体静力学基本方程P 二 P0 + P 劲1at = 98kN / m 2 = 98kPa一个工程大气压相当于735mm汞柱或者10m水柱对柱底产生的压强。8、绝对压强、相对压强、真空压强、真空值公式 1： p 二 p P相对 绝对 a公式 2： p =p p真空 a 绝对p 叫做真空压强，也叫真空值。如果通过公式1 计算得到某点的 p为负的时候，就说真空相对明存在真空，其真空压强再通过公式2求得。9、压力表方面的考题主要考察的是流体静力学基本方程，U型管水银压差计比较典型、例3：如图6-4所示，用U形水银压差计
4、测量水管A、B两点的压强差，水银面高h;10cm, A、B 两点压强差为（12.348 ）kPa。例 4：如图 6-9 所示， A、 B 两管平齐，里面盛满水，下面的 U 形管里充有水银，水银柱高差为Ah=20cm，则A、B两管中的压强差值为（24.69） kPa。U型管子里面一边是水，一边是水银，压强差为：Ap二（p p ）gAh二12.6gAh水银 水10、在均质连续的静止流体中，各点的测压管水头保持不变：z = z +厶=c1 pg2 p g11、静止液面的作用力：F二p AcI作用点：y二y + cD c y Acbh32常用的两个：矩形1 =， y的位置位于距离上边缘y = hc 1
5、2 DD 3”兀 d 45 ,圆形I=， y的位置位于距离上边缘y = dc 64 DD 8二、流体动力学1、流场中的各空间点上所有运动要素（流速、流量等）不随时间变化，当地加速度为 0， 叫作恒定流；位于同一流线上的各质点的流速矢量不随流线变化，迁移加速度为0，叫作均 匀流。2、流线上所有质点的流速矢量均与这条空间曲线相切；恒定流时，流线的形状、位置均不 随时间变化，且与迹线重合；流线一般为光滑曲线，不能相交和转折。3、渐变流过流断面具有下面两个重要性质：A、渐变流过流断面近似为平面；B、过流断面p上流体动压强近似地按静压强分布，即通过同一个断流面Z +=c。P g4、根据质量守恒定律及连续
6、介质假设：恒定总流流量和平均流速的概念：Q二vA二v A1 1 2 25、恒定元流的伯努利能量方程：p u 2 p u 2z + A + 1 = z +2 + 21 P g 2g 2 P g 2g物理意义：表示单位重量流体相对于某基准面所具有的位能，-匕表示单位重量流体的Pgu2压能，丁表示单位重量流体的动能。意义：恒定不可压缩理想流体的机械能沿流线不变。2g几何意义：表示元流过流断面上某点相对于某基准面的位置高度，叫作位置水头，Z称Pgu2为压强水头，亍称为流速水头。总水头=测压管水头+流速水头=（位置水头+压强水头）+2g流速水头。几何意义：恒定不可压缩理想流体的总水头沿流线不变。6、实际
7、恒定元流流体存在水头损失，方程可写成：p u 2p u 2z + 片 + = z + 亠 + + h 1 P g 2g 2 P g 2g w实际流体的总水头线总是沿程下降的，而测压管水头线沿程可升、可降，也可以不变，主要 取决于水头损失及动能与势能间相互转化的情况。7、实际恒定总流的能量方程：z + 旦 + 纪 土 H 二 z +耳 + V2 + h1 Pg 2g2 P g 2g w7.1恒定总流的能量方程的应用条件：A、流动必须是恒定流；B、流体是不可压缩的；C、 质量力只有重力；D、选择的过流断面必须符合渐变流条件（断面之间可不是渐变流）；E、 两过流断面之间没有能量的输入或输出；F、断面
8、间不能有分流与合流。7.2 能量方程解题步骤：选择好过流断面： 1-1 在上游， 2-2 在下游，该断面已知数要多并包含所求的未知数（如自由液面、出口断面、测压计所在断面等处），而且应选择渐变流断面； 选择水平面作为基准面，应选择在较低处，使Z为正值，且与某一断面重合； 选断面上任一点写B.E,因渐变流同一断面上任一点的z + = c，而V是各点流P g速平均值； 可用连续方程 V1A1 =v2A2消去一个v,当已知Q时可用v=Q/A求出V； 能量方程等号前后压强p应该用同一基准，一般用相对压强较为方便； 化简后带入数据，解出欲求的未知数； 当在两断面1-1与2-2之间有机械能输入时（例如有泵
9、），应在1-1断面加上水头H。7.3 应用总流能量方程时，选择不同的高度基准面会影响测压管水头的数值，不会影响流速 和压强的计算结果。8、皮托管测流速：u = Sigh，关健问题是如何确定h。2005T88以及2008T88f Uu関_如图所示，用一附有水压差讣的毕it曾側宦某风道中空气流速u已知压差计时 读数= 185mm 水的密度 p-1000kg/m 空气的测得的气流速度汀约为(A) 50fn/s(B) 伽踐(C) 別认(D) 65m/s经过压差计公式推导计算：h = 也-1 xAhu p被测9、恒定总流的动量方程2005T82仅考试过一次：工F = p Q（v - v ）21三、流动阻
10、力和水头损失1、等径直管上下游两断面间的水头损失，层流时与断面平均流速的一次方成正比，紊流时 则于流速的 1.752次方成正比。2、临界雷诺数判定层流和紊流Re =叫一般取临界值2300，国内有的时候用2000，做题的时候注意3、圆管均匀流的过流断面上，切应力e成线性分布，管壁处切应力为最大值工，管轴处切0r应力为0,类似于材料力学弯曲梁的正应力b的分布情况。e = Tr004、圆管过流断面层流运动流速分布呈抛物线，类似材料力学弯曲梁的剪应力分布情况。元流速分布公式：gJr 24卩0其中J =牛为水力坡度，从公式可以看出，层流速度大小分布呈旋转抛物面。断面平均流速：1v = u2 maxPg8
11、卩r20即圆管层流运动断面平均流速为最大流速的一半5、水头损失计算沿程圆管层流计算公式78山32山h =v =vf Pgr 2Pgd 20沿程层流紊流的达西公式丫8pl32pl64 l v264 l v2. l v2h =v =v =九f p gr 2p gd 2P gd d 2 g Re d 2 gd 2 g0p其中九称为沿程阻力系数，层流中九=单仅与流态有关，紊流中九=f (Re,二)除了和雷诺RedA数有关外，还与管壁的粗糙度亏有关。d局部水头损失：v2h =E疑问V取得是哪个位置的值？V取得是小管子里面的值。f2 gA突然放大：E=(l-m小)2A大A突然缩小：E = 0.5(1二小)
12、A大6、紊流流速分布呈对数分布。7、尼古拉斯实验曲线图，一堆公式不记忆了，只记住概念就可以了。64层流区：REV2300,九=，沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比；Re过渡区：2300vREv4000,九=f (Re)，与粗糙度二无关；d光滑区：4000VREV10000,此区粗糙度A被粘性底层覆盖，对沿程阻力系数无影响,九=f (Re)，沿程水头损失是速度的1.75次方。过渡区：10000VRE，都有关系九=f (Re,A)d AA粗糙区：曲线呈水平分布，和RE无关而仅与粗糙度亏相关九=f ()，沿程水头损dd失是速度的平方。7、边界层分离的必要条件是：有逆向压差梯度和物面粘性阻滞作用
13、；边界层分离会产生漩 涡、压强阻力、增加增加能量损失。8、减少阻力的措施：8.1改进流体外部边界：A、减小管壁、渠壁粗糙度；B、用柔性边界代替刚性边界；C、用 半顺的进口； D、用渐扩（缩）代替突扩（缩）E、加大弯头的曲率半径，R在14d之间； F、三通管的支管和主管连接处折角减小变缓；G、大断面弯管中可设置一组导流板。8.2 在流体内部增加极少量的添加剂。四、流动阻力和水头损失1、孔和管子口速度v =叫2gH0，Q二卩AQ2gH0其中孔申=0.970.98,卩=0.600.62，管子申=卩=0.82。可以看出同H的孔的速度大， 流量小。2、保证管嘴正常工作的两个条件：1 = （3 - 4）d以及H0 0沿程不变；渠道粗糙情况沿程不变，没建筑物的局部干扰。3、水力最优断面是指条件确定的情况下，渠道通过流量最大的断面。在A、i、n 一定得情 况下，最优断面发生在水力半径最大，湿周最小的情况下；经过计算梯形断面水力最优断面 的水力半径等于水深的一半，且与边坡系数无关。矩形断面的底宽是水深的两倍。半圆渠在 面积一定是最优。_ 1
