复习提纲(12土木、12船舶).doc

流体力学复习提纲第1章 绪论1.2 作用在流体上的力一、 作用在流体上的力力的类型及判别二、各类力的单位1.3 流体的主要物理性质一与流体运动有关的主要物理性质：惯性、黏性和压缩性；二与惯性、黏性和压缩性相关的参数（量度）：惯性质量黏性黏度，动力黏度与运动黏度，两个黏度的单位及相互间的关系；液体、气体的黏度随温度的变化规律可压缩性与热膨胀性压缩系数、热膨胀系数、体积弹性模量三三个力学模型：连续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型四牛顿流体与非牛顿流体的概念及牛顿内摩擦定律文字表述、数学表达式及其应用第2章 流体静力学2.1 静止流体中应力的特性（二个特性）2.2 流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）一、方程的形式、物理意义及适用条件二流体静止的必要条件质量力有势(质量力为有势力或保守力)三等压面、等压面的性质及应用、正压流体的概念2.3 重力场中流体静压强的分布规律一 液体静力学基本方程（液体静压强分布规律）方程形式、方程所表示的物理意义液体静力学基本方程的三个推论（包括帕斯卡原理）及应用二气体压强的分布：一般情况下，按常密度计算：三压强的度量1绝对压强pabs 、相对压强p (表压)、真空度pv、当地大气压pa及相互关系2开口容器液面下某点的相对压强的计算:四.有关水头的名称及物理意义位置高度或位置水头Z；测压管高度或压强水头； 速度水头 测压管水头；真空高度2.5 静止液体作用在平面上的总压力静水压力一解析法1总压力的大小：2总压力的方向：沿受压面的内法线方向。3总压力的作用点(压力中心)：与的计算。4应用实例：水对闸门等的作用力及相关量的计算二. 图算法1压强分布图及绘制2利用压强分布图计算总压力2.6 液体作用在曲面上的总压力一.作用在二向曲面上的总压力水平分力：；垂直分力：（其中，V为压力体体积）总作用力的方向：，为总压力作用线与水平面夹角二.压力体的概念及压力体的界定：实压力体、虚压力体、压力体叠加；压力体体积的计算三.液体作用在潜体和浮体上的总压力第3章 流体运动学3.1 流体运动的描述一描述流体运动的两种方法拉格朗日法和欧拉法(特点、优缺点)二欧拉法1流场的概念2速度场及流体质点的加速度：表达式（矢量形式、分量形式）；当地加速度(时变加速度)与迁移加速度(位变加速度)3质点的任意物理量A的随体导数(质点导数)：时变导数与位变导数3.2 欧拉法的基本概念一流动的分类及各类流动的相应定义、特征恒定流(定常)与非恒定流； 一维、二维、三维流动；均匀流和非均匀流；有旋流动与无旋流动；急变流与渐变流二流线1流线的概念与性质； 2流线方程及求解，画流线图三迹线1迹线的概念； 2迹线方程及求解四特例：定常流动的流线与迹线的特点及相互关系五流量(体积流量、质量流量)及计算；断面平均流速3.3 连续性方程一连续性微分方程的一般形式及特殊条件下的简化，能利用连续性方程判别流动能否出现二流体总流的连续性方程(要求能应用)第4章 流体动力学基础4.1 流体的运动微分方程一无黏性流体运动微分方程欧拉运动微分方程1方程的表达式：分量形式、向量式、展开式2、方程的物理意义：无黏性流体运动时，质量力、表面力（压力）与惯性力相平衡二黏性流体运动微分方程N-S方程1表达式：向量式、（分量形式、展开式）2物理意义：黏性流体运动时，质量力、表面力（压力、黏性力）与惯性力相平衡三渐变流过流断面上动压强的分布规律（与静压强分布规律相同）4.24.4 伯努利方程*一无黏性流体元流的伯努利积分及适用条件二无黏性流体元流的伯努利方程1方程形式及适用条件、方程的物理意义和几何意义2水头线及绘制三黏性流体元流的伯努利方程方程形式及适用条件、方程的物理意义与几何意义。四黏性流体恒定总流的伯努利方程*1渐变流及其性质2方程形式及适用条件，方程的物理意义和几何意义3黏性流体恒定总流的总水头线、测压管水头线及沿途变化规律；水力坡度与测压管水头线坡度的定义及意义五以相对压强计算时气体的伯努利方程六有能量输入或输出的伯努利方程应考虑输入、输入的能量项七毕托管与流量计：作用、工作原理附：利用伯努利方程求解实际问题的步骤：1根据问题特征，确定方程的基本形式（流动方向未知时，可先假定）；2选取基准面、计算断面、计算点基准面：尽量使问题简单。一般，使一个断面的值为零，另一断面的为正值；计算断面：应是渐变流断面，并使一个断面的已知量最多，另一断面含待求量；计算点：一般取计算断面中心或自由液面处。3确定各计算点的流动参数；4将各已知量代入方程，求出未知量。5注意问题：应用伯努利方程求解实际问题时，应将基准面、计算断面等的选取交代清楚，并写出分析计算过程；所求解的量应有计算式及数据代入过程，最后写出计算结果，并标明相应的单位；如需对计算结果进行“四舍五入”处理的，应保留不少于3位的有效数字八流体流动方向的判别4.5 恒定总流的动量方程*一方程的表达式：矢量式、投影式二方程的物理意义及应用条件三能应用动量方程求解实际问题（如：求流体对闸门、水坝、弯管、挡水板、沟坎等的作用力）附：应用动量方程解题的步骤：1取控制体：根据题意，选取合适的过流断面，并将两过流断面间的水体作为控制体；2选取合适的坐标系3作简图，进行受力分析：分析控制体的受力情况，并在控制体上标出全部作用力的方向，并按坐标轴方向投影。控制体所受的作用力包括：(1) 相邻水流作用于两端渐变流断面上的动水总压力(用相对压强)；(2) 固壁边界对控制体内水体上的作用力；(3) 作用于控制体内水体上的重力（水平问题可不考虑重力的影响）4标出各两过流断面的流速方向，并按坐标轴方向投影；5列动量方程，求解未知量4.6 无黏性流体的无旋流动一有旋流动和无旋流动的概念；二无黏性流体无旋流动的伯努利方程及物理意义三速度势函数：速度势函数存在的充分必要条件，速度势函数的性质与求解；四平面流动与流函数：流函数存在的充分必要条件，流函数主要性质与求解第6章 流动阻力和水头损失6.1 流动阻力和水头损失的分类一水头损失的分类及成因：沿程阻力和沿程水头损失、局部阻力和局部水头损失、总水头损失二水头损失的计算公式1圆管沿程水头损失达西公式：2局部程水头损失：6.2 黏性流体的两种流态一两种流态层流和紊流、层流与紊流流动中沿程损失与流速的关系二雷诺数及流态判别1雷诺数及其物理意义圆管流雷诺数：;圆管流(下)临界雷诺数：2当量直径与水力半径的定义及计算用当量直径代替管子内径d计算雷诺数，；用水力半径代替管子内径d计算雷诺数，并取6.3 沿程水头损失与剪应力的关系一均匀流动方程式反映沿程水头损失与剪应力的关系二圆管过流断面上剪应力分布规律（如右图）6.4 圆管中的层流流动一流动特征及剪应力分布规律二流速分布1过流断面上流速分布（抛物线分布）；2平均流速：三沿程水头损失的计算：，6.5 紊流运动一紊流的主要特征：不规则性和有涡性。二分析处理方法时均化（几种速度：瞬时速度、时均速度、涨落速度、断面平均速度）三过流断面上进均流速分布（对数分布或指数分布）四黏性底层的概念及无滑移（黏附）条件6.6 紊流的沿程水头损失一沿程水头损失计算公式达西公式：二尼古拉兹实验：阻力分区情况及各阻力区沿程阻力系数的变化规律（掌握各阻力区与、及流速的关系）三非圆管的沿程损失：用当量直径代替，仍可应用圆管的相应公式计算。6.7 局部水头损失一计算公式：二几种典型的局部水头损失系数：管道入口、出口（记住具体数值）；突然扩大、突然缩小、弯管多数局部阻碍的阻力系数均由实验测定三注意：局部阻碍前后流道截面积发生变化时，应注意与的对应6.8 边界层概念与绕流阻力一边界层概念1平板边界层()(1)平板上部流场的分区：主流区与边界层区(注意主流区与边界层区的区别)；(2)沿流动方向，边界层厚度的变化规律；(3)沿流动方向，边界层内流态的变化规律；平板绕流的临界雷诺数为，一般工程计算中可取2管道进口段的边界层：入口段与定型段(充分发展段)3曲面边界层（以绕无限长圆柱体为例）(1) 曲面边界层的分离现象(2) 绕流阻力与压差阻力；工程设计中减小绕流阻力的方法：将物体外形设计成流线型。(3) 卡门涡街及其危害(4) 绕流阻力的计算：第7章 孔口、管嘴出流和有压管流7.1 孔口出流一概说1孔口出流及类型：恒定出流、变水头出流；自由出流、淹没出流；2孔口出流的水头损失特征：沿流动方向的边界长度很短，水头损失只局部损失二薄壁小孔恒定出流1自由出流与淹没出流（注意两者作用水头的差别）2收缩断面流速及孔口的流量的计算；收缩系数、速度系数与流量系数及相互关系三柱形容器孔口的变水头出流（放水时间的计算）7.2 管嘴出流一、概说：管嘴出流及管嘴出流的水头损失的特征二、圆柱形外管嘴恒定出流1基本计算公式：管嘴出口流速及管嘴流量的计算公式2孔口自由出流与管嘴自由出流的过流能力比较流量倍数、管嘴出流的过流能力大于孔口自由出流的原因3收缩断面的真空4圆柱形外管嘴的正常工作条件：真空度要求、管嘴长度要求7.3 短管的水力计算工程中有压管流的分类：短管与长管（注意两者的特征）一短管自由出流(水箱水位恒定)：作用水头、水头损失，流速、流量、流量系数的计算（公式详见教材）二短管淹没出流：作用水头、水头损失，流速、流量、流量系数的计算（公式详见教材），流量比较三短管水力计算方法：通过建立伯努利方程求解(考虑各项沿程损失与局部损失)；或直接利用相应基本公式求解7.4 长管的水力计算一长管：水头损失以沿程损失为主，不计局部水头损失和流速水头。二长管计算类型1简单管路沿程直径不变，流量也不变的管道(1) 水头损失：，(2) 比阻与阻抗：比阻，阻抗(3) 水头损失特征：长管的全部作用水头都消耗于沿程水头损失，总水头线是连续下降的直线，并与测压管水头线重合。2串联管道由直径不同的管段顺序连接起来的管道相关规律(1) 节点流量平衡式：水头损失规律：串联管道的总水头损失等于各管段水头损失之和。关键之一：每一管段流量的计算(2) 特例：节点无流量分出时， ，即流量相等、阻抗相加3并联管道在两节点之间并接两根以上管段的管道相关规律(1) 节点流量平衡式；水头损失规律（并联管道各管段的水头损失相等）；(2) 特例：A、B节点无流量分出时，有： （流量相加） 并联管路的流量分配规律：4沿程均匀泄流管道（1）沿程均匀泄流管道的水力计算将沿途泄流量折算成通过流量来计算管道的沿程水头损失（2）计算公式：整个泄流管段的水头损失：近似式：，其中：特 例：管段无通过流量，只有泄流量，三、阻力变化对管内流动的影响情况分析7.5 有压管道中的水击为非恒定流问题水击现象；水击发生的原因及水击的危害；水击的类型（直接、间接）；防止水击危害的措施课后选择题参考答案1.1 d; 1.2 c; 1.3 d; 1.4 b; 1.5 b; 1.6 a; 1.7 c; 1.8 a2.1 a; 2.2 c; 2.3 b; 2.4 c; 2.5 c; 2.6 c; 2.7 b; 2.8 b; 2.9 c; 2.10 a; 2.11 b3.1 d; 3.2 b; 3.3 c; 3.4 b; 3.5 c; 3.6 c4.1 c; 4.2 ; 4.3 c; 4.4 a; 4.5 d; 4.6 d6.1 a; 6.2 b; 6.3 d; 6.4 d; 6.5 c; 6.6 c; 6.7 d; 6.8 c; 6.9 c; 6.10 b; 6.11 b7.1 b; 7.2 b; 7.3 c; 7.4 c; 7.5 d; 7.6 a; 7.7c考试题型一、单项选择题(10题，每小题2分，共20分)二、是非题(8题，每小题2分，共16分)三、简答题(3题，每题8分，共24分)液体静压强分布规律的应用、压力体的界定及压力体体积的计算；绘制压强分布图，用图解法求水对平面的总压力迹线方程、流线方程（已知速度分布，求流线方程并画流线）连续性方程判别速度势函数存在条件判别及速度势函数的求解已知流函