流体力学复习yc(简化)

1 第一章流体及其物理性质 流体的概念 流动性 连续介质 流体的物理性质 密度 压缩性 膨胀性 粘性 一般取汞密度为水密度的13 6倍 2 例题1 图示油缸尺寸为d 12cm l 14cm 0 02cm 所充油的 0 65 10 1Pa s 试求当活塞以速度v 0 5m s运动时所需拉力F为多少 解 由牛顿内摩擦定律知 式中 由此得 3 第二章流体静力学 流体的静压强及其特性重力场中流体静力学基本方程压力的单位流体静压强对固体壁面作用力 4 流体的静压强及其特性 特性一 静止流体的应力只有法向分量 流体质点之间没有相对运动不存在切应力 且沿内法线方向 特性二 在静止流体中任意一点静压强的大小与作用的方位无关 其值均相等 5 确定等压面的原则 在重力场中 静止 同种 连续的流体中 水平面是等压面 6 重力场中流体静力学基本方程 7 补充例题一 画出图示固体壁面AB BC CD所受流体静压强分布图 重力场中流体静力学基本方程 8 压力的单位和压力的测量方法 p pg pa pv pa p 9 补充例题二 设某点处的绝对压强是560mmHg 当地大气压是760mmHg 试填写下表 0 263 200 2 7 26 7 真空度 0 263 200 2 7 26 7 相对压强 1 760 10 3 101 3 当地大气压 0 736 560 7 6 74 6 绝对压强 x倍大气压 mmHg mH2O KPa 10 例1 p1 p2 p3 gh1pA p1 hApB p3 hB 11 D A C P x 流体静压强对固体壁面的作用力 h ysin dP 12 第三章流体运动学 1 基本概念2 连续性方程 13 基本概念 一 定常流动和非定常流动 14 二 迹线与流线流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线 基本概念 t是参数 15 2 流线流线具有以下两个特点 非定常流动时 流线的形状随时间改变 定常流动时 其形状不随时间改变 此时 流线与迹线重合 流体质点沿流线运动 流线是一条光滑曲线 流线之间不能相交 如果相交 交点的速度必为零 否则 同一时刻在交点上将出现两个速度 这显然是不可能的 基本概念 16 基本概念 1 过流断面 与总流或流束中的流线处处垂直的断面称为过流断面 或过流截面 2 湿周 水力半径 水力直径 总流的过流断面上 流体与固体接触的长度称为湿周 用 表示 总流过流断面的面积A与湿周 之比称为水力半径R 水力半径的4倍称为水力直径 di 4A 4R 17 基本概念 流量与平均流速 18 连续性方程 连续性方程的物理学本质 质量不灭定律在流体力学中的反映 19 第四章流体动力学基础 理想流体的伯努里方程伯努里方程的能量意义和几何意义粘性总流伯努里方程动量方程 20 理想流体的伯诺里方程 21 伯诺里方程的能量意义和几何意义 伯努利方程 22 伯诺里方程的能量意义和几何意义 伯努利方程 23 伯诺里方程的能量意义和几何意义 全压 静压 动压 24 位置水头 压强水头 测压管水头 速度水头 总水头 伯努利方程的几何意义 伯努利方程 伯诺里方程的能量意义和几何意义 25 将各项水头沿程变化的情况用几何的方法表示出来 水头线 理想流体恒定元流的总水头线是水平的 伯诺里方程的能量意义和几何意义 26 例题一 测量流速的皮托管如图所示 设被测流体密度为 1 测压管内液体密度为 2 测压管中液面高差为h 试证明所测流速 证明 27 总流伯诺里方程 28 例题二 用文丘里流量计测量水的流量 已知D 0 2m d 75mm l 0 5m 并与水平面成300角放置 压差计读数h 0 6m 不计任何损失 求流量qv 1 1000kg m3 2 13600kg m3 解 A I I截面是缓变流截面 所以有且A点既可看成在管路中 又可看成在测压管中 所在在图示路径上静力学基本方程仍然适用 同理 29 例题二 用文丘里流量计测量水的流量 已知D 0 2m d 75mm l 0 5m 并与水平面成300角放置 压差计读数h 0 6m 不计任何损失 求流量qv 1 1000kg m3 2 13600kg m3 解 根据连续方程 根据能量方程 30 例题二 用文丘里流量计测量水的流量 已知D 0 2m d 75mm l 0 5m 并与水平面成300角放置 压差计读数h 0 6m 不计任何损失 求流量qv 1 1000kg m3 2 13600kg m3 解 31 第五章粘性流体流动及阻力 流动阻力粘性流体的两种流动状态层流运动与紊流运动 32 流动阻力的分类 hf hj hw hf hj hw hf hj 33 粘性流体的两种流动状态 hf kvm 层流 m 1 紊流 m 1 75 2 层流 紊流 过渡区 34 流态判别准则 雷诺数 一切有压流 一切无压流 35 圆管层流和紊流的比较 层流紊流流动特点分层脉动沿程损失hf vhf v1 75 2速度分布二次抛物线对数或指数曲线应力线性 1线性 1 2动能系数 2 1动量系数 4 3 1沿程阻力系数 64 Re Re d 平均速度与最大速度之比 0 50 79 0 87 36 第六章能量损失及管路计算 沿程阻力系数局部阻力系数管路计算有压管路和水击 37 沿程阻力系数 层流区 第一过渡区 第二过渡区 水力光滑区 水力粗糙区 紊流区 38 管路计算 简单管路 管径沿程不变且没有分支的管路 39 管路计算 串联管路将直径不同的简单管路首尾相接便构成串联管路 所以 串联管路的特点是 各条管路中的流量相等 等于总流量 各管的水头损失之和等于管路的总损失 即 40 例题 矿井排水管路系统 排水管出口到吸水井液面的高差 称为测地高度 为Hc 530m 吸水管直径d1 0 25m 水力长度L1 40m 1 0 025 排水管直径d2 0 2m 水力长度L2 580m 2 0 028 不计空气造成的压力差 当流量Q 270m3 h时 求水泵所需的扬程 即水泵给单位重量流体所提供的能量 H 解 s2 m5 s2 m5 41 管路计算 并联管路 42 管路计算 如图所示 两水库高程差H不变 管阻为常数 当增加了管路3后 管路2的流量q2如何变化 增大 不变 减小