流体力学总结 复习.doc

流体力学总结+复****br/>第一章绪论
一、流体力学与专业的关系
流体力学——是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
研究对象:研究得最多的流体是液体和气体。
基础知识:牛顿运动定律、质量守恒定律、动量(矩)定律等物理学和高等数学的基础知识。
后续课程:船舶静力学、船舶阻力、船舶推进、船舶操纵等都是以它为基础的。
二、连续介质模型
连续介质:质点连续地充满所占空间的流体。
流体质点(或称流体微团) :忽略尺寸效应但包含无数分子的流体最小单元。
连续介质模型:流体由流体质点组成,流体质点连续的、无间隙的分布于整个流场中。
三、流体性质
密度:单位体积流体的质量。以 r 表示,单位:kg/m3。
重度:单位体积流体的重量。以γ表示,单位:N/m3。
密度和重度之间的关系为:
流体的粘性:流体在运动的状态下,产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。
牛顿内摩擦定律:,其中为粘性系数,单位:N·s/m2=Pa·s
运动粘性系数:,单位: m2/s
粘性产生的原因:是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。
牛顿流体:内摩擦力按粘性定律变化的流体。
非牛顿流体:内摩擦力不按粘性定律变化的流体。
四、作用于流体上的力
质量力(体积力):其大小与流体质量(或体积)成正比的力,称为质量力。例如重力、电磁力以及惯性力等均属于质量力。
表面力:作用于M点处单位面积上的法向力和切向力,
五、流体静压特性
特性一:静止流体的压力沿作用面的内法线方向
特性二:静止流体中任意一点的压力大小与作用面的方向无关,只是该点的坐标函数。
六、压力的表示方法和单位
绝对压力pabs:以绝对真空为基准计算的压力。
相对压力p:以大气压pa为基准计算计的压力,其值即为绝对压力超过当地大气压的数值。
p=pabs - pa
真空度pv:pv=pa - pabs= - p
国际单位制(SI):N/m2 或 Pa。1 Pa = 1N/m2
液柱高:长度单位,如水银柱、水柱等。
大气压:包括标准大气压和工程大气压。
1标准大气压 Patm=×105 Pa=760mm***柱=
1工程大气压 Pata=1kgf/cm2 =×105Pa= atm
第二章流体静力学
研究内容:研究静止流体的压力、密度、温度分布,以及流体对器壁或物体的作用力。
主要内容:欧拉平衡微分方程、静力学基本方程(静压力分布规律)、平板上的作用力及压力中心、曲面上的作用力、阿基米德定理
一、欧拉平衡微分方程
欧拉平衡微分方程:,该式表明,在平衡的情况下,压力梯度必须和质量力取得平衡。
欧拉平衡微分方程的综合形式:
对于不可压缩流体,质量力有势,,U称为质量力势函数
引进势函数之后,欧拉方程式变为:
等压面:压力相等之各点所组成的面。
等压面特性: 在流体静止时,质量力垂直于等压面,等压面与等势面重合。
二、流体静力学基本方程式
流体静力学基本方程式:,也称静压力分布规律。
流体的静压强具有两个重要特性:
特性一:流体静压强的作用方向总是沿其作用面的内法线方向。
特性二:在静止流体中任意一点上的压强与作用的方位无关,其值均相等。
三、平板上的作用力及压力中心
平板上的作用力:,静水总压大小:
压力中心:
四、曲面上的作用力
(1)总作用力的水平分力:
(2)总作用力的垂直分力:
(3)作用在曲面上总作用力的大小和方向为:
,
(4)总作用力的作用点:
总作用力的水平分力的作用线通过平面的压力中心,而垂直分力的作用线通过压力体的重心。故总作用力必通过两者的交点。
(5)压力体及其确定原则:压力体是一个纯数学概念,而与该体积内是否充满液体无关。一般方法如下:
(a)取自由液面或其延长线;
(b)取曲面本身;
(c)曲面两端向自由液面投影,得到两根投影线;
(d)以上四根线将围出一个或多个封闭体积,
这些体积在考虑了力的作用方向后的矢量和
就是所求的压力体。
压力体的种类:实压力体和虚压力体。
实压力体方向向下,虚压力体方向向上
五、阿基米德定理
沉没于液体中的物体受到浮力(垂直向上的合压力)的大小等于该物体所排开液体的重量,浮力的作用点称为浮心,为物体的形心。
浮力的本质:物体上下表面受到的静水压力差。
六、本章难点:
1、在应用静力学基本方程解题时,如何判断等压面是要点,要利用等压面和静力学基本方程把问题联系起来,判断等压面要注意三个方面:一是流体是否连通;二是看是否为同种流体;三是看是否在同一