流体力学复习2010.ppt

第一章基本概念及定义 流体定义 剪应力下连续变形连续介质假定 统计意义上物性的连续 只适用宏观 粒子足够多 现象流体性质 密度 面力 压力 点应力 流速 x y z 3P 静止流体 x y z P压力梯度 gradP沿dr方向的应力差 dP dr gradP单位制 第二章流体静力学 流体静力学 研究流体平衡 静止 状态下的力学规律Euler平衡微分方程式gradP f等压面 dP dr gradP 0压强差方程公式dP dr gradP dr f流体静力学基本方程 重力场 gradP g dP dyeyPascal定律 P2 P1 g h1 h2 P g h const匀速直线加速度a gradP f a 第二章流体静力学 静止液体作用在浸没平面上的压力总压力大小 F ghcS液体对平面的总压力为一以S为底面积 hC为高的柱体的重量 C点为形心 方向与平面垂直 作用点 距形心距离 Ixyc ycS Ixc ycS 浮力 阿基米德定律 浮力大小等于它排开液体的重量 方向向上 作用点 几何中心C 浮体的稳定判断 1 如果浮体重心D位置低于其几何中心C 则浮体稳定 2 如果浮体重心D位置高于其几何中心C 视具体情况而定 3 如果浮体重心D和几何中心C重合 则浮体稳定在某一固定位置上 压力计 表压 绝对压力 真空度 第三章流体运动学 定义 研究流体的运动Langrange方法 x x a b c t y y a b c t z z a b c t Euler方法 u u x y z t v v x y z t w w x y z t 流体导数 a dv dt 流动状态和时间无关 称为定常流动 第三章流体运动学 流线 流线是同一时刻流场中连续的不同位置的流体质点的流动方向线 流线方程 dx u dy v dz w dt迹线 迹线是某一流体质点运动的轨迹线流管 取空间一封闭曲线 它和空间任一条流线不会有一个以上的交点 由封闭曲线上的各点处的流线包围成的管状体就是流管 管内流体称流束 有旋和无旋系统和控制体 系统的特征是控制质量控制体的特征是控制体积 第四章质量守恒 连续性方程 全导数 当地导数 迁移导数一维定常流动 A V dA const平均流速 V A V dA A 第五章动量守恒 线动量积分方程 不可压缩流体稳定管流 A1 V1 V1 dA1 A2 V2 V2 dA2 Fb Fs动量矩积分方程 理想叶轮流动 qv r2v2 r1v1 TP T qv v2ev2 r1ev1 gqvH 第六章能量守恒 能量积分方程 稳定流动 无摩擦 gy2 v22 2 u2 P2 gy1 v12 2 u1 P1 q Ws qv 伯努利方程 理想流体沿流线 一元稳定流动 不可压缩流体 没有热量传递和内能变化中的机械能守恒规律 gy v2 2 P const 第六章能量守恒 理想流体流管中动能 动头 压力能 压头或静水头 和位能 位子 变化关系 总压头不变 第七章层流剪应力 粘性 流体的粘性是指流体微团间发生相对滑移时产生切向阻力的性质牛顿 I Newton 内摩擦定律 动力粘度 运动粘度理想流体和粘性流体 实际流体 角变形速度之半 第七章层流剪应力 流体微团在平面内的旋转角速度分量为 流体微团转角速度矢量为 第七章层流剪应力 牛顿流体多维层流剪切力与流体流变之间关系 第8章层流流体微元分析法 了解微元分析法 是控制体法特例 管内层流微分方程 相对于积分方程 微分方程的解 层流解 第九章流体流动的微分方程式 主要内容 连续性微分方程NavierStokas方程Bnulli方程 第十章理想不可压缩流体的定常流动 理想流体运动基本方程 欧拉运动微分方程组 欧拉积分 无旋流 流函数 无旋无粘 速度势函数 等速度势函数线和流线正交 组成流网 第十章理想不可压缩流体的定常流动 基本平面势流一 均匀直线流动 平行流 流函数 速度势函数 伯努利方程 二 点源或点汇流函数 速度势函数 伯努利方程 第十章理想不可压缩流体的定常流动 三 涡流或点涡流函数 速度势函数 伯努利方程 基本平面势流叠加 一 点源和点汇 偶极流流函数 速度势函数 伯努利方程 第十章理想不可压缩流体的定常流动 基本平面势流叠加 二 平行流和点源流函数 速度势函数 驻点与零流线 三 偶极流和平行流流函数 速度势函数 零流线方程 第十章理想不可压缩流体的定常流动 基本平面势流叠加 四 平行流和点涡流函数 速度势函数 第12章粘性流动 流动分类 内流和外流 绕流 内流 管道内或通道内的流动 绕流 绕过物体的流动 层流与紊流 第五讲粘性流体的流动及湍流 阻力产生机理和分类 边界层的基本概念 边界层 冯 卡门 动量积分关系式及近似解 第13章湍流对动量传递的影响 Prandtl混合长度假说 通用速度分布 设特征速度 无量纲速度 和无量纲厚度 虚拟Re 代入边界层速度分布式得 在湍流核心区 在缓冲层 在层流底层 有关湍流的其它经验公式 有三个关于湍流重要的实验结果 光滑圆管内的速度分布的指数关系式 平板边界层速度假定可与圆管类比 其中 Re 4000 n 1 6Re 3200000 n 1 10Re 100000 n 1 7缺点 在壁面和 R 处 速度梯度不正确 Blasius湍流剪应力关系式 平板紊流边界层的近似计算 第十四章粘性不可压缩流体的管内流动 欧拉数 范宁 Fanning 摩擦系数 达西 Darcy 摩擦系数 沿程阻力损失系数 沿程损失的实验关联式 莫迪图P135