流體力學(xué)知識重點(diǎn)

1、流體力學(xué)知識點(diǎn)總結(jié)流體力學(xué)研究流體在外力作用下的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律！流體質(zhì)點(diǎn)：1. 流體質(zhì)點(diǎn)無線尺度，只做平移運(yùn)動(dòng)2. 流體質(zhì)點(diǎn)不做隨即熱運(yùn)動(dòng)，只有在外力的作用下作宏觀運(yùn)動(dòng)；3. 將以流體質(zhì)點(diǎn)為中心的周圍臨街體積的范圍內(nèi)的流體相關(guān)特性統(tǒng)計(jì)的平均值 作為流體質(zhì)點(diǎn)的物理屬性；流體元：就有線尺度的流體單元，稱為流體“質(zhì)元”，簡稱流體元。流體元可 看做大量流體質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的微小單元。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)：假設(shè)流體是有連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)組成的介質(zhì)。連續(xù)性介質(zhì)模型的內(nèi)容：根據(jù)流體指點(diǎn)概念和連續(xù)介質(zhì)模型，每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)具 有確定的宏觀物理量，當(dāng)流體質(zhì)點(diǎn)位于某空間點(diǎn)時(shí)，若將流體質(zhì)點(diǎn)的物理量， 可以建立物理的空間連續(xù)分布函數(shù)，根據(jù)

2、物理學(xué)基本定律，可以建立物理量滿 足的微分方程，用數(shù)學(xué)連續(xù)函數(shù)理論求解這些方程，可獲得該物理量隨空間位 置和時(shí)間的連續(xù)變化規(guī)律。分子的內(nèi)聚力：當(dāng)兩層液體做相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩層液體的分子的平均距離加大， 分子間的作用力變現(xiàn)為吸引力，這就是分子的內(nèi)聚力。液體快速流層通過分子內(nèi)聚力帶動(dòng)慢流層，漫流層通過分子的內(nèi)聚力阻滯快流 層的運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為內(nèi)摩擦力。 、流體在固體表面的不滑移條件：分子之間的內(nèi)聚力將流體粘附在固體表面，隨 固體一起運(yùn)動(dòng)或靜止。牛頓流體：動(dòng)力粘度為常數(shù)的流體稱為牛頓流體。牛頓的粘性定律表明：牛頓流體的粘性切應(yīng)力與流體的切變率成正比，還表明 對一定的流體，作用于流體上的粘性切應(yīng)力由相鄰兩層流

3、體之間的速度梯度決 定的，而不是由速度決定的：溫度對粘度的影響：溫度對流體的粘度影響很大。液體的粘度隨溫度升高而減 小，氣體的粘度則相反，隨溫度的升高而增大。壓強(qiáng)對粘性的影響：壓強(qiáng)的變化對粘度幾乎沒有什么影響，只有發(fā)生幾百個(gè)大 氣壓的變化時(shí)，粘度才有明顯改變，高壓時(shí)氣體和液體的粘度增大。毛細(xì)現(xiàn)象：玻璃管內(nèi)的液體在表面張力的作用下液面升高或降低的現(xiàn)象稱為毛 細(xì)現(xiàn)象；描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法拉格朗日法：拉格朗日法又稱為隨體法。它著眼于流體質(zhì)點(diǎn)，跟隨流體質(zhì)點(diǎn)一 起運(yùn)動(dòng)，記錄流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中會各種物理量隨所到位置和時(shí)間的變化規(guī) 律，跟中所有質(zhì)點(diǎn)便可了解整個(gè)流體運(yùn)動(dòng)的全貌。歐拉法：歐拉法又稱當(dāng)?shù)胤?。?/p>

4、著眼于空間點(diǎn)，把流體的物理量表示為空間位 置和時(shí)間的函數(shù)?？臻g點(diǎn)的物理量是指，某個(gè)時(shí)刻占據(jù)空間點(diǎn)的。流體質(zhì)點(diǎn)的物理量，不同時(shí)刻占據(jù)該空間點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)不同。 速度場：速度場是由流體空間各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的速度矢量構(gòu)成的場。速度場不僅描 述速度矢量的空間分布，還可描述這種分布隨時(shí)間的變化。定常流動(dòng)：流動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。反之，流體參數(shù)隨時(shí)間變化的流動(dòng) 稱為不定長流動(dòng)。跡線：流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。在流場中對某一質(zhì)點(diǎn)作標(biāo)記，將其在不同時(shí)刻的 所在位置點(diǎn)連成線就是該流體質(zhì)點(diǎn)的跡線。流線：流線是指示某一時(shí)刻流場中各點(diǎn)速度矢量方向的假象曲線。流面：經(jīng)過一條非流線的曲線上各點(diǎn)的所有流線構(gòu)成的面。 對于定常流場，流

5、線也是跡線。 脈線：脈線是相繼通過某固定點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)連城的線。 流體線：在流場中某時(shí)刻標(biāo)記的一串首尾相連接的流體質(zhì)點(diǎn)的連線，稱為該時(shí) 刻的流體線。由于這一串流體質(zhì)點(diǎn)由同一時(shí)刻的標(biāo)記，每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)下一時(shí) 刻的流體線位置時(shí)間相同，因此又稱為時(shí)間線。流管：在流場中由通過任意非流線的封閉曲線上每一點(diǎn)流線所圍成的管狀面稱 為流管。流束：流管內(nèi)的流體稱為流束。 總流：工程上還將管道和管道壁所圍成的流體看做無數(shù)微元流束的總和，稱為 總流。恒定流：以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，若各空間點(diǎn)上的流動(dòng)參數(shù)（速度、壓強(qiáng)、密度等）皆 不隨時(shí)間變化，這樣的流動(dòng)是恒定流，反之為非恒定流。均勻流：若質(zhì)點(diǎn)的遷移加速度為零，即流動(dòng)是均勻流，反

6、之為非均勻流。 內(nèi)流：被限制在固體避免之間的粘性流動(dòng)稱為內(nèi)流。外流：外流通常是指流體對物體的外部繞流，固體壁面對流動(dòng)的影響通常局限 在有限的范圍內(nèi)，流場可以使無限的。按照流場中渦量是否為零，可以講流體分為無旋流動(dòng)和有旋流動(dòng)。 系統(tǒng)：是指一群確定的流體質(zhì)點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)過程中系統(tǒng)的形狀，體積，表面積可 以不斷的改變，但是要始終包含這些確定的流體質(zhì)點(diǎn)。所有流體質(zhì)點(diǎn)物理量的 總和稱為系統(tǒng)的物理量，更準(zhǔn)確的應(yīng)稱為系統(tǒng)的廣延量。系統(tǒng)的廣延量隨時(shí)間 的變化率稱為系統(tǒng)導(dǎo)數(shù)。 控制體：流場中人為選定的空間幾何區(qū)域。它的邊界面稱為控制面。 流體的連續(xù)性原理： 按照拉格朗日的觀點(diǎn)， 一個(gè)流體系統(tǒng)所包含的流體物質(zhì) （質(zhì)

7、量）在流動(dòng)過程中始終保持不變；按照歐拉的觀點(diǎn)，如果流體的密度不變（不 可壓縮流體），流進(jìn)控制體的物質(zhì)（質(zhì)量）應(yīng)該等于流出控制體的物質(zhì)（質(zhì)量） 。 通常將后者稱為連續(xù)性原理。伯努力方程的適用條件： 1. 無粘性流體。2. 不可壓縮流體。 3. 定長流動(dòng)。4. 沿 流線；沿總流的伯努力的方程適用條件： 1.無粘性流體。 2. 不可壓縮流體。 3. 定常流 動(dòng)。 4. 沿流束，并且計(jì)算截面符合緩變流條件。 非均勻流：分為漸變流和急變流，流體質(zhì)點(diǎn)的遷移加速度很小的流動(dòng)或是流線 近于平行直線的流動(dòng)定義為漸變流，反之為急變流 均勻流的性質(zhì)對于漸變流近似成立的原因： 1 、漸變流的過流斷面近于平面，面 上各

8、點(diǎn)的速度方向近于平行 ; 2 、漸變流過流斷面上的動(dòng)壓強(qiáng)與靜壓強(qiáng)的分布規(guī) 律相同 湍流：湍流運(yùn)動(dòng)是各種大小和不同渦量的渦旋疊加而形成的流動(dòng)，在湍流運(yùn)動(dòng) 中隨即和逆序運(yùn)動(dòng)并存。 粘性影響區(qū)域：由壁面不滑移條件，在物體周圍形成從物體熟讀為零到外流速 速梯度的區(qū)域。 空化：液體內(nèi)局部壓強(qiáng)降低到液體的飽和蒸氣壓時(shí)，液體內(nèi)部或液固交界面上 出現(xiàn)的蒸氣或氣體空泡的形成、發(fā)展和潰滅的過程 。 空蝕：當(dāng)流場低壓區(qū)產(chǎn)生的空泡運(yùn)動(dòng)到高壓區(qū)時(shí)，或者局部流場由低壓周期性 的變?yōu)楦邏簳r(shí)，空泡將發(fā)生潰滅；液體中運(yùn)動(dòng)物體受空化沖擊后，表面出現(xiàn)的 變形和材料剝蝕現(xiàn)象，又稱剝蝕或氣蝕 .空蝕的兩種破壞形式：1. 當(dāng)空泡離壁面較

9、近時(shí)，空泡在潰滅是形成的一股微射流連續(xù)打擊壁面，造成 直接損傷；2. 空泡潰滅形成沖擊波的同時(shí)沖擊壁面，無數(shù)空泡潰滅造成連續(xù)沖擊將引起壁 面材料的疲勞破壞；邊界層：當(dāng) 1 時(shí)，粘性影響區(qū)域縮小到壁面區(qū)域狹窄的區(qū)域內(nèi)稱為邊界層。 邊界層特點(diǎn)： 1. 厚度很?。?2. 隨著沿平板流的深入，邊界層的厚度不斷增長； 邊界層分離：邊界層分離又稱流動(dòng)分離，是指原來緊貼壁面流動(dòng)的邊界層脫離 壁面的現(xiàn)象。聲速：聲速是彈性介質(zhì)中微弱擾動(dòng)傳播速度的總稱。其傳播速度金和僅和戒指 的彈性和質(zhì)量之比有關(guān)。激波：理論分析和實(shí)驗(yàn)都表明，當(dāng)一個(gè)強(qiáng)烈的壓縮擾動(dòng)在超聲速流場中傳播是， 在一定條件下降形成強(qiáng)壓波陣面，稱為激波。范諾

10、線： 1. 當(dāng) 1 時(shí)，0 ，表示范諾線在最大熵值點(diǎn)上的速度達(dá)到聲速；2. 當(dāng) 1,時(shí)與異號，表示溫度下降時(shí)，比熵增大，狀態(tài)沿范諾線上半支按順時(shí)針方向進(jìn)行。亞聲速流在絕熱摩擦管中加速，但是最多達(dá)到聲速（1 ），流動(dòng)中溫度、壓強(qiáng)、密度均降低,總壓也降低。 、3. 當(dāng)1 時(shí),與同號,表示溫度上升時(shí),比熵也增大,狀態(tài)沿范諾線的下半支按 照逆時(shí)針的方向進(jìn)行。超聲速在絕熱摩擦管中減速,但是最多達(dá)到聲速（ 1）, 流動(dòng)中的溫度、壓強(qiáng)、密度均增大,總壓降低。絕熱摩擦管中的雍塞現(xiàn)象實(shí)際管長 L> 時(shí)將會發(fā)生雍塞現(xiàn)象。1. 對于亞聲速流，雍塞造成的壓強(qiáng)擾動(dòng)可以向上游傳播至入口，使入口發(fā)生溢 流，直至出口截

11、面正好是臨界截面為止。2. 對于超聲速流，雍塞在管中產(chǎn)生激波，激波后變成亞聲速流，使臨界截面移 至出口截面處。激波的位置視雍塞的嚴(yán)重條件而定，特別嚴(yán)重時(shí)激波的位置 甚至發(fā)生在出口截面之前，形成溢流，是流量減少。瑞利線： 1. 對于亞聲速流 （<1）, 加熱（ >0 ）,將會引起流動(dòng)加速（ >0 ）,但是最 多加速到 1（順時(shí)針方向沿瑞利線上半支） ；2. 對于超聲速流 （>1）, 冷卻（ <0 ） 將會引起流動(dòng)進(jìn)一步加速（ >0 ）（順時(shí)針方向沿瑞利線下半支） ，反之亦然。 加熱造成的雍塞現(xiàn)象：1. 對于亞聲速流，壓強(qiáng)擾動(dòng)逆向傳至進(jìn)口截面，造成溢流使流量減小

12、；2. 對于超聲速流，雍塞在管中產(chǎn)生激波，時(shí)總壓損失更大，激波向上游推移， 這個(gè)過程直至進(jìn)口截面前才停止。超聲速氣流先通過激波變成亞聲速流，然 后再造成溢流，減少流量后才能通過管道。多普勒效應(yīng)：由于傳來的聲波的疏密不同，位于不同位置上的觀察著將聽到不 同頻率的聲音，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。馬赫錐：流體以超聲速流動(dòng)時(shí)，此時(shí)馬赫波不再保持平面，而是以 O 為頂點(diǎn)的 向流場速度方向的擴(kuò)張圓錐面，從點(diǎn)聲源發(fā)出的球形壓強(qiáng)的波陣面均與圓錐相 切，該圓錐面稱為馬赫錐 ，母線稱為馬赫線，圓錐的半錐角稱為馬赫角； 超聲速流場的基本特征：在超聲速流場中微弱的擾動(dòng)波的傳播是有界的； 水頭損失的的構(gòu)成：1. 沿程損失，是沿等截面管流動(dòng)時(shí)管壁切應(yīng)力引起的摩擦損失；2. 局部損失，是由 1. 截面變化引起的速度的重新分布； 2. 流體元相互碰撞和增 加摩擦； 3.二次流； 4，流動(dòng)分離形成漩渦等原因引起的損失。加速度公式的物理意義：B 點(diǎn)加速度點(diǎn)速度隨時(shí)間的變化率（ B 的當(dāng)?shù)刈兓剩┮蚩臻g位置的差異而引 起的變化率（ B 點(diǎn)的沿各個(gè)軸方向的遷移變化率） 方程的物理意義：質(zhì)量X加速度（慣性力）二體積力+壓差力（壓強(qiáng)梯度）+粘性力（粘性切應(yīng)力的 散度）伯努力方程的物理意義：速