工程流体力学总复习

工程流体力学绪论一、 流体力学的研究对象二、流体的基本特点三、连续介质模型四、流体力学的研究方法及其应用第一章 流体的主要物理性质1.1密度、重度和比重1.2作用于流体上的力1.3 流体的压缩性与膨胀性1.4 流体粘性1.5表面张力和毛细现象第二章 流体静力学2.1流体静压强及其特性2.2流体平衡微分方程式2.3 绝对静止液流体的压强分布2.4 相对静止流体 2.5平面上液体的总压力2.6曲面上的总压力2.7物体在绝对静止液体中的受力第三章 流体运动学 3.1研究流体运动的两种方法3.1.1拉格朗日法 3.1.2欧拉法3.1.3拉格朗日方法与欧拉法的转换3.2流体运动的基本概念3.2.1定常与非定常3.2.2迹线和流线3.2.3流管、有效过流截面和流量3.2.4不可压缩流体和不可压缩均质流体3.2.5流体质点的变形3.2.6有旋流动和无旋流动第四第 流体动力学基本方程组4.1基本概念4.2 质量守恒方程（连续性方程）4.3 运动方程4.4 能量方程4.5 状态方程第五第 理想流体动力学5.1 理想流体运动的动量方程5.2 理想流体运动的伯努里方程5.3 理想流体运动的拉格朗日积分5.4 理想流体运动的动量守恒方程及其应用5.5 理想流体运动的动量矩定理及其应用第六第 不可压缩粘性流体动力学6.1运动微分方程6.2 流动阻力及能量损失6.3 两种流动状态6.4不可压缩流体的定常层流运动6.5 雷诺方程和雷诺应力6.6 普朗特混合长理论及无界固壁上的紊流运动6.7 园管内的紊流运动第七第 压力管路水力计算7.1实际不可压缩流体的伯努里方程7.2 沿程阻力和局部阻力7.3 基本管路及其水力损失计算7.4 孔口和管嘴出流第八第 量纲分析和相似原理8.1 量纲和谐原理8.2 量纲分析法8.3 相似原理8.4模型试验第一章 流体的主要物理性质1.3 流体的压缩性与膨胀性1-5解：设容器的体积为V0，装的汽油体积为V，那么因温度升高引起的体积膨涨量为：因体积膨涨量使容器内压强升高个大气压下，从而造成体积压缩量为：因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足：1.4 流体粘性例1：如图所示，一圆锥体绕竖直中心轴作等速转动，锥体与固体的外锥体之间的缝隙=1mm，其间充满=0.1Pas的润滑油。已知锥体顶面半径R=0.3m,锥体高度H=0.5m,当锥体转速n=150r/min时，求所需旋转力矩。(38.83N.m)解：根据题意，由几何关系得： 根据牛顿切应力公式，有；因此，由切应力产生的阻力矩有其中剪切微元面积为，故1.5 表面张力和毛细现象 例2：设一平壁浸入体积很大的水中，由于存在表面张力，在靠近壁面的地方要形成一个曲面，如图所示。假设曲面的曲率半径可以表示成，接触角和表面张力系数已知。试确定平壁附近水面的形状和最大高度。解：对液面上任意一点A，设液面内侧压力为，外侧压力为，则（）在重力场中绝对静止流体的绝对静压强为，所以设，则有：当时，故；当时，故；当时，即第二章 流体静力学例3：如图所示，一液体转速计由直径的中心圆筒和重为W的活塞、以及两直径为的有机玻璃管组成，玻璃管与转轴轴线的半径为R，系统中盛有水银。试求转动角速度与指针下降距离h的关系（）。解：在不转动时两液面高差为，根据等压面原理，有： （1）在转动时两液面高差为，根据等压面原理，有： （2）中心圆筒减少的液体体积应等于两玻璃管相对静止时增加的液体体积，即 （3）将式（1）和式（2）代入式（3）得：例4： 矩形闸门AB宽为1.0m，左侧油深h1=1m ，水深h2=2m，油的比重为0.795，闸门倾角=60，试求闸门上的液体总压力及作用点的位置。解：油水界面分界线将闸门AB分为两部分AE和EB两部分，见图示。1）求闸门AE部分受到油压的总压力及其作用点 2）求油压作用在闸门EB部分的总压力及其作用点3）求水压作用闸门EB部分的总压力及其作用点4）求闸门受到的总压力及其作用点对A点建立力矩平衡，则总压力的作用点离A点的距离为液面下的垂直距离第五第 理想流体动力学例5：下部水箱重224N，其中盛水重897N，如果此箱放在秤台上，受如图所示的恒定流作用。问秤的读数是多少。解：1）求上水箱出口流速和流量根据题意，有，。则，2）求下水箱出口流速和流量根据题意，有，。则，3）求上水箱液体流入下水箱速液面时的速度4）求秤的读数根据动量定理，运动液体受到的合外力为：下水箱受到运动液体的作用力。秤的读数为：第七第 压力管路水力计算例6：有两个水位差的贮水池，中间有如图所示的管道系统相连。各段管道的尺寸如下：，；，。沿程水头损失系数为，；闸板阀