《流体力学》学习报告

《流体力学》学习报告《流体力学》学习报告————11土木二班47号胡智远通过一个学期的学习，让我懂得了：流体力学是争论流体平衡和机械运动规律及其应用的科学，是力学的一个重要分支。它的任务是通过流体的运动规律，争论流体之间及流体与各种边界之间的相互作用力，并将它们应用于解决科研和实际工程问题。在水力、动力、土建、航空、化工，机械等领域里，都日益广泛的应用流体力学，同时正是这些领域的进展，也推动了流体力学的进展和深入。流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体，所以流体力学是与人类日常生活和生产事业亲热相关的。大气和水是最常见的两种流体，大气包围着整个地球，地球外表的70%是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流淌都是流体力学的争论内容。20世纪初，世界上第一架飞机消灭以后，飞机和其他各种飞行器得到快速进展。20世纪50年月开头的航天飞行，使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃进展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的进展严密相连的。这些学科是流体力学中最活泼、最富有成果的领域。石油和自然气的开采，地下水的开发利用，要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动，这是流体力学分支之一——渗流力学争论的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治，化工中的浓缩、分别和多孔过滤，燃烧室的冷却等技术问题。燃烧离不开气体，这是有化学反响和热能变化的流体力学问题，是物理-化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程，涉及气体动力学，从而形成了爆炸力学。沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等，都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题，这类问题是多相流体力学争论的范围。等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用下有特别的运动规律。争论等离子体的运动规律的学科称为等离子体动力学和电磁流体力学，它们在受控热核反响、磁流体发电、宇宙气体运动等方面有广泛的应用。风对建筑物、桥梁、电缆等的作用使它们承受载荷和激发振动；废气和废水的排放造成环境污染；河床冲刷迁移和海岸患病侵蚀；研究这些流体本身的运动及其同人类、动植物间的相互作用的学科称为环境流体力学(其中包括环境空气动力学、建筑空气动力学)。这是一门涉及经典流体力学、气象学、海洋学和水力学、构造动力学等的兴边缘学科。生物流变学争论人体或其他动植物中有关的流体力学问题，例如血液在血管中的流淌，心、肺、肾中的生理流体运动和植物中养分液的输送。此外，还争论鸟类在空中的飞行，动物在水中的游动，等等。因此，流体力学既包含自然科学的根底理论，又涉及工程技术科学方面的应用。此外，如从流体作用力的角度，则可分为流体静力学、流体运动学和流体动力学；从对不同“力学模型”的争论来分，则有抱负流体动力学、粘性流体动力学、不行压缩流体动力学、可压缩流体动力学和非牛顿流体力学等。学习流体力学，要留意根本概念、根本争论方法的理解和把握，做到理论联系实际。流体是由大量不断运动着的分子所组成，分子与分子之间是有空隙的，这就是说，从微观角度看，流体实际在空间上是不连续的。但是，流体力学只争论流体宏观的、由外因引起的机械运动，而不争论微观的分子运动。所以可以近似地把流体看作是由很多个连续分布的流体微团所组成的连续介质。流体微团虽小，但却包含着为数甚多的分子，并具有确定的质量、能量等，一般将这种微团称为质点。流体的这种“连续介质模型”的建立，是对流体物质构造的简化，使我们可以运用数学的连续函数工具来深入争论流体，对争论流体力学供给了很大的便利。流体是有粘性的，为了得出流体的主要结论，一般先设流体是无粘性的，即抱负流体，然后再通过试验等方法，考虑粘性的影响，对结论加以补充或修正，这也是一般科学争论的方法。为了更简化，常将流体〔特别是液体〕按不行压缩处理，即密度为常数，然后再争论密度不是常数的状况。以上是对流体力学建立的一些主要模型，争论的方法有理论分析方法、试验方法、数值方法等，它们相互协作，相互补充。在这学期学习中，让我了解了以下主要内容：包括流体静力学，流体运动学，流体动力学根底，流体阻力和能量损失，孔口、管嘴和管道的流淌，一元气体动力学根底，明渠恒定均匀流，明渠恒定非均匀流，堰流与闸孔出流，渗流，相像性原理和量纲分析等学问。流体静力学，主要争论处于静止或相对静止时的性质、规律以及在工程上的应用，由于是静止或相对静止，流体微团间没有相对运动，因而无切应力，不必考虑它的黏性，即按抱负流体处理。这个课题主要讲了流体静压强及其特征，流体平衡微分方程，重力作用下的流体平衡根本方程，流体压强的表示方法，流体的相对平衡，静止流体作用在平面上的压力，静止流体作用在曲面上的压力等。如平均静压强p为：p=P/A(Pa〕；D的静压强为pD=limΔP/ΔA；流体静压强的方向沿作用面的内法线方向；静止流体中任一点的压强与作用面在空间的方位无关，其均值相等；力的势函数；等压面就是等势面；等压面必与质量力正交；确定压强；相对压强；等加速直线运动中流体的平衡；匀速圆周运动中流体的平衡；解析法压力的大小和方向；压力的作用点〔作用中心〕；图解法；总压力的大小和方向；压力体。流体运动学，即争论流体速度、加速度、变形等运动参数变化的规律。流体静力学也可以看做运动的一种特别状况，由于不涉及引起运动的力，因此，其结论无论对抱负流体还是对粘性流体都是适用的。本课题主要讲了争论流体运动的方法，流体运动的根本概念，流体的连续性方程，流体微团运动的分析，有旋流淌和无旋流淌。主要学问点：如争论流体运动的方法通常有两种：一、拉格朗日法；二、欧拉法。流体质点的加速度、质点导数；恒定流和非恒定流；均匀流与非均匀流，所谓均匀流，就是流场中，流线相互平行，同一流线上各点的运动参数A不随位置变化；流线与迹线；流管、流束、过流断面、元流、总流；流量；过流断面的平均速度；微分形式的连续性方程；积分形式的连续性方程；平移速度、线变形速度、旋转角速度、角变形速度；有旋流淌和无旋流淌；速度势函数和流函数；几种简洁的平面势流；简洁势流的叠加，漩涡流淌等学问点。流体动力学根底，主要争论了流体运动微分方程，恒定元流的能量方程，恒定总流的能量方程，恒定气流的能量方程，恒定流淌的动量方程和动量矩方程。流淌阻力和能量损失，流体由于黏滞作用带来运动的简洁性，产生了流淌阻力和能量损失。流体动力学根底虽然提到了能量损失，但没有具体的计算方法，本课题的任务就是分析流淌阻力产生的机理及特征，解决能量损失的计算方法，从而使能量方程广泛的用于解决实际的工程问题。本课题主要争论了沿程损失和局部损失；粘性流体的两种流态——层流和素流；圆管中的层流运动；素流运动；圆管素流的沿程损失，非圆管的沿程损失；管道流淌的局部损失；绕流运动等。孔口、管嘴和管道的流淌，主要是利用流体运动的根本规律，解决工程中最常见的水力计算问题，它实际上是连续性方程、能量方程以及水头损失规律的具体运动。所以学习本课题，有着很大的使用意义。本课题主要争论了孔口出流；管嘴出流；简洁管道的水力计算；简洁管道；管网计算根底；有压管道的水击；自由素流射流等。一元气体动力学根底，可压缩性是流体的根本属性，当流速高达确定程度，流体的压缩性就显现出来。大的流速变化引起大的压强变化，同时伴随显著的密度和温度变化。因此，可压缩流体的流淌比不行压缩流体的流淌要简洁得多，本课题只争论一元气体运动。主要讲了抱负气体一元恒定流淌的根本方程；可压缩气体的几个根本概念；变截面的等熵流淌；可压缩气体的等温管道运动；可压缩气体的绝热管道流淌等。明渠恒定均匀流，明渠水流运动是在重力作用下形成的，在流淌过程中，水流要抑制阻力而消耗能量，依据实践阅历，给水排水工程中所遇到的明渠水流多属于粗糙区的紊流，其沿程水头损失和流速的平方成正比，明渠恒定均匀流是流线为相互平行直线的液流。主要争论了明渠类型及明渠均匀流特征；明渠均匀流的水力计算；明渠均匀流水力计算的其它问题；无压圆管的水力计算等。明渠恒定非均匀流，主要争论了恒定非均匀渐变流的根本特性及其水力要素沿程变化的规律。学问点有，明渠水流的流态；断面单位能量与临界水深；水跃和水跌；明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析；明渠非均匀渐变流水面曲线的计算。堰流与闸孔出流，主要争论了堰流及其特征；薄壁堰；有用堰；宽顶堰；闸孔出流的水力计算。渗流，争论水在给定的孔隙介质空间〔渗流区〕内的渗流的流速、压强分布以及渗流流量、渗流的水面线，估量渗流对土壤的破坏作用。渗流的流速较大时，能把土壤中颗粒较小的土粒从孔隙中带走，并形成越来越大的孔隙或空洞，这种现象称为管涌，又称渗流变形。建筑物地基发生渗流变形的可能性，以便实行防止渗流变形的措施等。从而为解决上述实际渗流问题供给理论根底。本课题主要争论渗流的基本概念和根本定律；地下河槽中恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流；无压恒定缓变渗流的根本方程及其浸润线；井的计算；土坝渗流；渗流的根本方程等。相像性原理和量纲分析，由于流体流淌现象的简洁性，实际工程中大局部涉及的流体力学问题是比较简洁的，有些问题还不能够建立相应的微分方程，或在推导过程中引入了某些假设和简化，其结果与实际的流淌有确定的偏差。因此，常常需要依靠试验的