流体力学

1、一、名词解释。
1、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。
2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。
3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。
。

2、压未知，用标准大气压 代替。
因 和 不是很大，可选用其中任何一个，例如，选用 来计算体积弹性系数：在工程实际中，当压强不太高时，可取 【22】用如图所示的气压式液面计测量封闭油箱中液面高程h。
打开阀门1，调整压缩空气的压强，使气泡开始在油箱中逸出，记下U形水银压差计的读数h1150mm，然后关闭阀门1，打开阀门2，同样操作，测得h2210mm。
已知a1m，求深度h及油的密度。
【解】水银密度记为打开阀门1时，设压缩空气压强为p1，考虑水银压差计两边液面的压差，以及油箱液面和排气口的压差，有 同样，打开阀门2时， 两式相减并化简得 代入已知数据，得 所以有 2 基本概念及参数 【13】测压管用玻璃管制成。
水的表面张力系数0.0728N/m，接触角8，如果要求毛细水柱高度不超过5mm，玻璃管的内径应为多少？ 【解】由于 因此 【14】高速水流的压强很低，水容易汽化成气泡，对水工建筑物产生气蚀。
拟将小气泡合并在一起，减少气泡的危害。
现将1。

3、3】温度为20，流量为60 m3/h的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数t=0.00055K-1，问加热到80后从加热器中流出时的体积流量变为多少？【解】根据膨胀系数则 习题1-4图油uyx【14】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u=1m/s，=10mm，油品的粘度=0.9807Pas，求作用在平板单位面积上的阻力。
【解】根据牛顿内摩擦定律rz习题1-5图u则【15】已知半径为R圆管中的流速分布为式中c为常数。
试求管中的切应力与r的关系。
【解】根据牛顿内摩擦定律则 第2章 流体静力学题21图HABCpah1h2h3h4空气空气D【21】容器中装有水和空气，求A、B、C和D各点的表压力？【解】题22图paCpa30cm10cmhAB水水银【22】如图所示的U形管中装有水银与水，试求：(1。

4、 （负号表示体积减少）手轮转数：1.6 解： ，即比增加了3.1.7 解：测压管内液面超高： 当测压管你液面标高5.437m时，若箱内盛水，水箱液面高程为： 若箱内盛水银，水箱液面高程为：1.8 解：当液体静止时，它所受到的单位质量力为。
当封闭容器自由下落时，它所受到质量力除向下的重力Gmg外，还有与重力加速度方向相反（即向上）的惯性力Fmg ，所以其单位质量力为1.9 解：同理可求：水平方向（法向）的单位质量力为： 则A点处单位质量力为： 与水平方向夹角为：1.10 解：体积膨胀系数： 或：积分： 所以，膨胀水箱的最小容积为：1.11 答：运动粘度 切应力 体积模量 表面张力系数 动量 功。

5、题；利用“二阶投影法求解二维不可压粘性流体的N - S 方程”的方法计算了高雷诺数Re = 1 105 下串列圆柱的非定常绕流，以此来研究串列的双圆柱绕流问题；采用将“椭圆化圆”的方法研究椭圆柱体的相关绕流问题；最后采用了边界元方法对“三椭圆柱体的绕流流场和压力场”问题进行了研究。
3、结论： 通过研究，对工程上的多种绕流问题有了进一步的理解与系统化的归纳与总结。
关键词：圆球绕流、双列圆柱绕流、椭圆绕流、三椭圆柱体绕流。
正文： 在对流动现象展开描述之时，我们先介绍下高等流体力学的概念，发展和实际生活方面上的应用。
流体力学的有关概念：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，流体本身的状态及流体和固体壁面、流体被间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
流体力学是连续介质力学的一门分支，是研究流体（包含气体及液体）现象以及相关力学行为的科学。
可以按照研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学，还可按应用范围分为水力学，空气动力学等。
理论流体力学的基本方程是纳维-斯托克斯方程，。

6、所消耗的功率为：例题2如图所示，上下两平行圆盘的直径为d，两盘之间的间隙为d，间隙中流体的动力粘度为m，若下盘不动，上盘以角速度 w旋转，不记空气的摩擦力，求所需力矩M的表达式。
ddwrdr解：假设两盘之间流体的速度为直线分布，上盘半径r处的切向应力为：所需力矩为：例题3如图，在两块相距20mm的平板间充满动力粘度为0.065（Ns）/m2的油，如果以1m/s速度拉动距上平板5mm，面积为0.5m2的薄板（不计厚度），求需要的拉力。
2.3 重力场中流体的平衡例题1h1h2h3h4h511223344BBAr1r1r2r3已知h1=600mm，h2=250mm，h3=200mm，h4=300mm，h5=500mm，r1=1000kg/m3， r2=800kg/m3， r3=13598kg/m3，求A、B两点的压强差。
解：图中1-1、2-2、3-3均为等压面，可以逐个写出有关点的静压强为：联立求解。

7、得：1-4 解：已知：，得：，根据，有：，得：，即体积减小了1-5 解：已知：，a=60mm，u=15m/s，h=10mm根据牛顿内摩擦力定律：设平板宽度为b，则平板面积上表面单位宽度受到的内摩擦力：/m，方向水平向左下表面单位宽度受到的内摩擦力：/m，方向水平向左平板单位宽度上受到的阻力：，方向水平向左。
211-6 解：，u=0.25m/s根据，有：1-7 解：，d=2.5cm=0.025m，=0.001m，u=3cm/s=0.03m/s设管段长度l，管段表面积：单位长度管壁上粘滞力：1-8 解：，u=1m/s，1-9 解：，根据牛顿内摩擦定律，切应力：小微元表面积：小微元受到的粘滞力：小微元粘滞力的力矩：圆锥体所受到的合力矩：习题【2】2-1 解：，hABhB 2-2 解：，2管中为空气部分近似的为各点压强相等。
1有：2-3 解： ，根。

8、越大2. 解释：牛顿流体、理想流体 牛顿流体：切应力与速度梯度成正比的流体理想流体：没有粘性的流体3.流体静压强的两的特性是什么？ 流体静压强的方向是作用面内法线方向，即垂直指向作用面。
流体静压强的大小与作用面方位无关，是点坐标的函数4、画出下列曲面对应的压力体。
（4分） 5. 分别画出下图中曲面A、B、C对应的压力体（6分）6.写出不可压缩粘性流体总流的能量方程式，并说明各项的物理意义和应用条件。
单位重量流体的动能 单位重量流体的压能 单位重量流体的位能 单位重量流体的两断面间流动损失不可压缩粘性流体在重力场中定常流动，沿流向任两缓变流过流断面 7. 什么是流线？它有那些基本特性？流场中某一瞬时一系列流体质点的流动方向线。
一般流线是一条光滑曲线、不能相交和转折定常流动中，流线与迹线重合。
8. 解释：定常流动、层流流动、二元流动。
定常流动：运动要素不随时间改变层流流动：流体分层流动，层与层之间互不。

9、外法线上速度达到势流区速度的99处的距离作为边界层的厚度，以表示。
（3分） 1、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。
2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。
3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。
4、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
5、欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。
6、拉格朗日法：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法称为拉格朗日法。
7、湿周：过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。
8、恒定流动：流场中，流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间变化的流动。
10、卡门涡街：当流体经绕流物体时，在绕流物后面发生附面层分离，形成旋涡，并交替释放出来，这种交替排列、有规则的旋涡组合称为卡门。

10、现有的混凝土重力坝的滑动稳定性评价的关键要求是对孔隙压力和基础关节和剪切强度不连续分布的预测。
本文列出评价建立在岩石节理上的混凝土重力坝流体力学行为的方法。
该方法包括通过水库典型周期建立一个观察大坝行为的数据库，并用离散元法（DEM）数值模式模拟该行为。
一旦模型进行验证，包括岩性主要参数的变化，地应力，和联合几何共同的特点都要纳入分析。
斯威土地，Albigna大坝坐落在花岗岩上，进行了一个典型的水库周期的特定地点的模拟，来评估岩基上的水流体系的性质和评价滑动面相对于其他大坝岩界面的发展的潜力。
目前大坝基础内的各种不同几何的岩石的滑动因素，是用德国马克也评价模型与常规的分析方法的。
裂纹扩展模式和相应扬压力和抗滑安全系数的估计沿坝岩接口与数字高程模型进行了比较得出，由目前在工程实践中使用的简化程序。
结果发现，在岩石节理，估计裂缝发展后的基础隆起从目前所得到的设计准则过于保守以及导致的安全性过低，不符合观察到的行为因素。
关键词：流体力学，岩石节理，流量，水库设计。
简介：评估抗滑混凝土重力坝的安全要求的理解是，岩基和他们上面的结构是一个互动的系统，其行为是通过具体的材料和岩石基础的力学。

11、解： = g=10009.807=9807N/m 3m= v=10000.001=1kgG=mg=19.807=9.807N3什么是流体的粘滞性？它对流体流动有什么作用？动力粘滞系数 和运动粘滞系数 有何区别及联系？答：流体内部质点间或流层间因为相对运动的性质叫粘滞性，它使流动的能量减少。
表征单位速度梯度作用下的切应力，反映粘滞性的动力性质。
是单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。
= / 4水的容重 =9.17kN/ m 3 , =0.59910 3 pa.s 求它的运动粘滞系数解： = = g/ =6.04610 5。

12、解： = g=10009.807=9807N/m 3m= v=10000.001=1kgG=mg=19.807=9.807N3什么是流体的粘滞性？它对流体流动有什么作用？动力粘滞系数 和运动粘滞系数 有何区别及联系？答：流体内部质点间或流层间因为相对运动的性质叫粘滞性，它使流动的能量减少。
表征单位速度梯度作用下的切应力，反映粘滞性的动力性质。
是单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。
= / 4水的容重 =9.17kN/ m 3 , =0.59910 3 pa.s 求它的运动粘滞系数解： = = g/ =6.04610 5。

13、b）切应力和剪切变形速度；（c）切应力和剪切变形；（d）切应力和流速。
解：牛顿内摩擦定律是，而且速度梯度是流体微团的剪切变形速度，故。
（）【1.3】流体运动黏度的国际单位是：（）m2/s；（b）N/m2；（c）kg/m；（d）Ns/m解：流体的运动黏度的国际单位是。
（）【1.4】理想流体的特征是：（）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（）【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（）1/20 000；（b）1/1 000；（c）1/4 000；（d）1/2 00解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约。
（）【1.6】从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（）能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（b）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有。

14、1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b）（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度随温度的升高：（b）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。
1.6 流体运动黏度的国际单位是：（a）（a）；（b）；（c）；（d）。
1.7 无黏性流体的特征是：（c）（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合。
1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a）（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2001.9 水的密度为1000，2L水的质量和重量是多少？解：（kg）（N）答：2L水的质量是2kg，重量是19.614N。
1.10 体积为0.5的油料，重量为4410N，试求该油料的密度是多少？解：（kg/m3）答：该油料的密度是899.358kg/m1.11 某液体的动力黏度为0.005，其密度为850，试求其运动黏度。
解：（m2/s）答：其运动黏度为m2/s。
1.1。

15、N；（b）Pa；（c）；（d）。
1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b）（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度随温度的升高：（b）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。
1.6 流体运动黏度的国际单位是：（a）（a）；（b）；（c）；（d）。
1.7 无黏性流体的特征是：（c）（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合。
1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增大约为：（a）（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2001.9 水的密度为1000，2L水的质量和重量是多少？解：（kg）（N）答：2L水的质量是2kg，重量是19.614N。
1.10 体积为0.5的油料，重量为4410N，试求该油料的密度是多少？解：（kg/m3）答：该油料的密度是899.358kg/m1.11 某液体的动力黏度为0.005，其密度为850，试求其运动黏度。
解：（m2/s）答。

16、因 和 不是很大，可选用其中任何一个，例如，选用 来计算体积弹性系数：在工程实际中，当压强不太高时，可取 【22】用如图所示的气压式液面计测量封闭油箱中液面高程h。
打开阀门1，调整压缩空气的压强，使气泡开始在油箱中逸出，记下U形水银压差计的读数h1150mm，然后关闭阀门1，打开阀门2，同样操作，测得h2210mm。
已知a1m，求深度h及油的密度。
【解】水银密度记为打开阀门1时，设压缩空气压强为p1，考虑水银压差计两边液面的压差，以及油箱液面和排气口的压差，有 同样，打开阀门2时， 两式相减并化简得 代入已知数据，得 所以有2 基本概念及参数 【13】测压管用玻璃管制成。
水的表面张力系数0.0728N/m，接触角8，如果要求毛细水柱高度不超过5mm，玻璃管的内径应为多少？ 【解】由于 因此 【14】高速水流的压强很低，水容易汽化成气泡，对水工建筑物产生气蚀。
拟将小气泡合并在一起，减少气泡的危害。
现将10个半径R10.1mm的气泡合。

17、气体紊流射流特征无限空间气体紊流射流特征 12.8 12.8 温差或浓差射流温差或浓差射流 1 有压流 无压流 简单管路 复杂管路 简单管路串联管路并联管路 管径和流量沿程不变的管路。
由许多简单管路按一定方式组合而成的管路。
管路的分类管路的分类 2 长管 短管 水头损失以沿程损失为主，局部损失和流速水头在总 损失中所占比重很小，计算时可以忽略，或可以将其 按沿程损失的某一百分数估算（通常是在l/d1000条 件下）。
局部损失及流速水头在总损失中占有相当的比重，计 算时不能忽略的管道 流体在管路内流动产生的水头损失由沿程损失和局 部损失两部分组成，对不同的管路，两种损失所占的比 重不同。
3 1 1 2 2 H 00 以以0-00-0为基准线，为基准线， 1-11-1与与2-22-2列方程列方程 12.1 简单管路的计算 如果把=1看作是出口局部阻力系数0=1，计入到中去，则 上式可简化 4 令 则 SS管路阻抗，表示管路通过单位流量时的能量损失。
管路阻抗，表示管路通过单位流量时的能量损失。
综合反映了管路上的沿程阻力和局部阻力情况综合反映了管路上的沿程阻力和局。

18、最后介绍了水跃与水跌的基本概念。
概 述 明渠（channel）：是人工渠道、天然河道以及不满流管道统称为明渠。
明渠流（channel flow）：具有露在大气中的自由液面的槽内液体 流动称为明渠流（明槽流）或无压流（free flow）。
一、明渠流动的特点（图9-1） 1.具有自由液面，p0=0，为无压流（满管流为压力流）； 2.湿周是过水断面固体壁面与液体接触部分的周长,不等于过水断面的周长； 3.重力是流体流动的动力，为重力流（管流则是压力流）； 4.渠道的坡度影响水流的流速、水深。
坡度增大，则流速增大 ，水深减小； 5.边界突然变化时，影响范围大。
压力流 无压流 图9-1 明渠流与满管流最大的区别在于前者是无压流，而后者是有压流。
二、明渠流的分类 图9-2三、明渠的分类 明渠断面形状。

19、流体力学. 机械工业出版社，1999 周亨达主编. 工程流体力学. 冶金工业出版,1988,成绩评定办法,期末考试成绩的权值 0.8(民族生0.5)实验成绩的权值 0.1 (民族生0.2)平时成绩的权值 0.1(民族生0.3),学时分配,1 绪论 （4学时）2 流体静力学 （6学时）3 流体动力学理论基础 （12学时）4 量纲分析和相似理论 （3学时）5 流动阻力与水头损失 （7学时）6 孔口、管嘴和有压管道流动 （6学时）7 明渠恒定流动 （4学时）8 堰流 （2学时）9 渗流 （2学时）10 可压缩气体的一元流动 （6学时）,第1章 绪 论,注：本章作业：1-5、1-6、1-7 、1-8、1-9,流体的基本特征及连续介质的概念流体的主要物理性质作用在流体上的力,1.1 流体的基本特。

20、1.1 概述,2 流体的压缩性 流体体积随压力变化而改变的性质称为压缩性。
实际流体都是可压缩的。
液体的压缩性很小，在大多数场合下都视为不可压缩，而气体压缩性比液体大得多，一般应视为可压缩，但如果压力变化很小，温度变化也很小，则可近似认为气体也是不可压缩的。
,1.1 概述,3 作用在流体上的力 作用在流体上的所有外力F可以分为两类：质量力和表面力，分别用FB、FS表示，于是：质量力：质量力又称体积力，是指作用在所考察对象的每一个质点上的力，属于非接触性的力，例如重力、离心力等。
,1.1 概述,3 作用在流体上的力 表面力：表面力是指作用在所考察对象表面上的力。
,任一面所受到的应力均可分解为一个法向应力（垂直于作用面，记为ii）和两个切向应力（又称为剪应力，平行于作用面，记为ij，ij），例如图中与z轴垂直的面上受到的应力为zz（法向）、zx和zy（切向），它们的矢量和为：,1.1 概述,3 作用在流体上的力 类似地，与x轴、y轴相垂直的面（参见图1-2）上受到的应力分别为：,1.2 流体静力学及其应用,1.2.1 静止流体所受的力1.2.2 流体静。

21、 液压油的物理性质,一、液体的密度,二、液体的粘性,三、液体的可压缩性,四、其它性质,液体的粘温特性,2.1.2 对液压油的要求和选用,一、对液压油的要求,合适的粘度和良好的粘温特性； 润滑性能好； 有良好的化学稳定性； 抗泡沫性和抗乳化性好； 粘温特性好； 材料相容性好； 闪点要高，凝固点要低。
,2.1.2 对液压油的要求和选用,二、液压油的选用,工作压力 环境温度 工作部件的运动速度 液压泵的类型 经济性,考虑因素：,2.1.2 对液压油的要求和选用,二、液压油的选用,种类,2.1.2 对液压油的要求和选用,几种液压油的牌号和技术性能指标,2.2 液体静力学,2.2.1 液体静压力及其特性,2.2.2 液体静力学基本方程,2.2.3 压力的表示方法及单位,2.2.4 静压传递原理,2.2.5 液体对固体壁面的作用力,2.2.1 液体静压力及其特性,2.2.2 液体静力学基本方程,2.2.3 压力的表示方法及单位,2.2.4 静压传递原理,作用在大活塞上的负载F1形成液体压力 p= F1/A1 为防止大活塞下降，在小活塞上应施加。

22、有：（一）、易流动性,固体在静止时，可以承受切应力。
流体在静止时，不能承受切应力，只要在微小的切应力作用下，就会发生流动而变形。
流体在静止时不能承受切应力抵抗剪切变形的性质称易流动性。
流体也被认为不能抵抗拉力，而只能抵抗对它的压力。
（二）质量密度 流体和其它物质一样，具有质量。
流体单位体积内所具有的质量称密度，以表示。
对于均质流体，设体积为V的流体具有的质量为m，则密度为 （1-1） 密度的单位为kg/m流体的密度随温度和压强的变化而变化。
,实验证明，液体的这些变化甚微，因此，在解决工程流体力学的绝大多数问题时，可认为液体的密度为一常数。
计算时，一般采用水的密度值为1000kg/m3,干空气的密度值为1.2 kg/m3（20）。
（三）、重量重度 地球对流体的引力，即为重力，用重量来表示。
流体单位体积内所具有的重量称重度或容重或重率，以表示。
对于均质流体，设体积为V的体积具有的重量为G，则重度为 （1-2） 重度的单位为N/m由运动规律知，G=mg，g为重力加速度（一般可视为常数，并采用9.80m/s2的数值）。
,因此，可得（1-3） 或 （1-3a） 水。

23、3、研究方法理论研究、实验、,数值模拟,4、流体力学的发展史,第一阶段：萌芽阶段B.C.250年 阿基米德 C.1500年 达芬奇 特点:感性认识的基础第二阶段：奠定了作为一门独立学科的基础阶段16世纪中叶17世纪中叶：偏重于流体静力学,17世纪中叶18世纪中叶：1687年牛顿的黏性流体内摩擦定律1738年伯努利,基本概念1755年欧拉,理流方程,第三阶段：沿着古典流体力学和水力学两条道路发展（18世纪中叶19世纪末）,古典流体力学：欧拉提出 理想流体1826年 纳维提出黏性流体运动微分方程 水力学：达西与魏斯巴赫 沿程水头损失公式第四阶段：发展成为近代流体力学阶段（19世纪末至今）理论与实验密切结合：雷诺于1882年提出相似原理加速理论与实验的结合、理论与生产实践密切联系1904年普朗特提出光辉的边界层理论,5、流体力学的工程应用,由于空气动力学的发展，人类研制出3倍声速的战斗机。
,由于空气动力学的发展，人类研制出3倍声速的战斗机。
,使重量超过3百吨，面积达半个足球场的大型民航客 机，靠空气的支托象鸟一样飞行成为可能，创造了人类 技术史上的奇迹。
,。

24、D软件原理与应用_王福军编著,课后作业 每章后布置，提供答案,考核 期末考试 (考试、考查）,答疑时间,流体基本方程的若干数学解,张量表述及二阶张量的基本性质,流体流动的基本概念与基本方程,湍流现象及湍流研究的基本方程,粘性流体流动的数值分析方法,课程主要内容,离散化方法-导热问题的数值解（基于有限体积法的控制方程的离散）,对流与扩散 流场计算,CFD软件-CFX,高等流体力学,绪 论,计算机为计算流体力学的发展、流体力学中需探索的各种物理现象的研究以及应用计算流体力学解决各类工程实践问题等提供了强有力的物质基础和重要手段。
随着计算方法及其相关技术的不断改进，计算流体力学已发展成了一门重要的学科。
,计算流体力学（CFD）是建立在经典流体力学与数值计算方法基础上的一门新型独立学科，通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上定量描述流场的数值解，从而达到对物理问题研究的目的。
它兼有理论性与实践性的双重特点，建立了许多理论和方法，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的计算技术,计算流体力学是多种领域的交叉学科，它所涉及的学科有流体力学、偏微分方程的数学理论、。

25、第二章 流体静力学,第三章 流体动力学,第四章 相似和量纲分析,第五章 管 中 流 动,第六章 孔口和缝隙流动,第七章 气体的一元流动,第一章 绪论,1-1 流体力学研究的内容和方法,1-2 流体的概念及其模型化,1-3 流体的主要物理性质,第二章 流体静力学,2-1 平衡流体上的作用力,2-2 流体的平衡微分方程,2-3 重力场中的平衡流体,2-4 静 压 强 的 计 算,2-5 平衡流体对壁面的作用力,2-6 液 体 的 相 对 平 衡,第三章 流体动力学,3-1 描述流体运动的两种方法,3-2 流体运动中的一些基本概念,3-3 连 续 方 程 式,3-4 理想流体的运动微分方程,3-5 伯 努 利 方 程 及 其 应 用,3-6 动 量 方 程 及 其 应 用,第四章 相似和量纲分析,4 -2 定 理 和 量 纲 分 析 的 应 。

26、3、研究方法理论研究、实验、,数值模拟,4、流体力学的发展史,第一阶段：萌芽阶段B.C.250年 阿基米德 C.1500年 达芬奇 特点:感性认识的基础第二阶段：奠定了作为一门独立学科的基础阶段16世纪中叶17世纪中叶：偏重于流体静力学,17世纪中叶18世纪中叶：1687年牛顿的黏性流体内摩擦定律1738年伯努利,基本概念1755年欧拉,理流方程,第三阶段：沿着古典流体力学和水力学两条道路发展（18世纪中叶19世纪末）,古典流体力学：欧拉提出 理想流体1826年 纳维提出黏性流体运动微分方程 水力学：达西与魏斯巴赫 沿程水头损失公式第四阶段：发展成为近代流体力学阶段（19世纪末至今）理论与实验密切结合：雷诺于1882年提出相似原理加速理论与实验的结合、理论与生产实践密切联系：1904年普朗特提出光辉的边界层理论,5、流体力学的工程应用,由于空气动力学的发展，人类研制出3倍声速的战斗机。
,由于空气动力学的发展，人类研制出3倍声速的战斗机。
,使重量超过3百吨，面积达半个足球场的大型民航客机，靠空气的支托象鸟一样飞行成为可能，创造了人类技术史上的奇迹。
,时速达200公里的。

27、表解3-1 基本概念(续2),表解3-1 基本概念(续3),表解3-2 总流连续性方程,表解3-3 理想流体伯努利方程,位置水头线AB,测压管水头线CD,总水头线EF,基准面,表解3-4 实际流体伯努利方程,表解3-5 恒定总流动量方程,表解5-1 基本概念,表解5-2 圆管内层流运动与均匀流基本方程,表解5-3 圆管内湍流运动,表解5-3 沿程水头损失计算公式 (Durcy-Weisbach公式),表解5-3 沿程水头损失计算公式(续1),表解5-3 沿程水头损失计算公式(续2),表解5-4 局部水头损失计算公式,其中局部阻力系数，理论上 = f(局部阻碍形状，K/d，Re)由于受局部阻碍的强烈扰动作用，Re较小时，流动就已达到充分湍动，此时 = f(局部阻碍形状)v 对应的断面平均流速。
局部阻碍形式繁多，多由实验确定。
,小 结,孔口、管嘴出流和有压管流各自的水力特点： 孔口、管嘴只有局部损失，不计沿程损失: hl = hm 短管的局部损失和沿程损失都要计入: hl = hf + hm + v2/2g 长管的局部损失和流速水头的总和同沿程损失相比。

28、静止液体作用在平面上的总压力,P受压面,六、静水总压力F,1、作用在曲面上的静水总压力F为：,2、P与水平面的夹角：,3、作用线：必通过Px ， Pz的交点，但这个交点不一定位于曲面上。
对于圆弧面，P作用线必通过圆心。
,4、P的作用点:作用在作用线与曲面的交点。
,Px =dpx =ghcAx =pcAx,第3章 流体动力学理论基础,它有两部分组成：当地加速度和迁移加速度。
,恒定流和非恒定流,恒定流：又称定常流，各空间点上一切运动要素都不随时间变化，当地加速度为0,3-2 研究流体运动的若干基本概念,一元流动、二元流动、三元流动按运动要素的坐标分量个数划分。
,基本方程流线,迹线：,流线性质 一般情况（除非流速为零或无穷大处），流线不能相交，且只能是一条光滑曲线。
,渐变流过流断面近似为平面,渐变流过流断面的两个重要性质,渐变流过流断面上的动压近似按静压分布，即,为形象了解流体运动时能量沿程的变化，定义下列概念,测压管线坡度,总水头线坡度,实际流体,理想流体,均匀流体,应注意的问题,计算点：管流取在管轴上，明渠流取在自由液面上,基准面：任一水平面,渐变。

29、管嘴出流的水力计算。
,3 .有压管路的连接特点和计算特点。
,4 .有压管路的水力计算。
,6.1 概述,工程实例,真空输水：世界上 最大直径的虹吸管 (右侧直径1520毫 米、左侧600毫米), 虹吸高度均为八米，犹如一条巨龙伴游一条小龙匐卧在浙江杭州萧山区黄石垅水库大坝上，尤为壮观，已获吉尼斯世界纪录 。
,我国最大的倒虹吸管,6.2 孔口及管咀恒定出流,一 .孔口出流的计算,计算特点:,1 .自由式出流,从 1c 建立伯努利方程，有,2 .淹没式出流,从 12 建立伯努利方程，有,（与自由式出流完全相同）,3 .影响收缩的因素,形状,位置,二 .管嘴出流的计算,计算特点:,从 12 建立伯努利方程，有,在H、d 分别相同情况下，与孔口出流比较：,，但,管嘴正常工作条件,一 .计算特点,1 .已知H、d，求Q（校核）,6.3 短管的水力计算,二 .计算类型,2 .已知Q、d，求H（设计）,3 .已知Q、H，求d（设计）,水泵吸水管的水力计算,三 .实例分析,从 12 建立伯努利方程，有,虹吸管的水力计算,计算内。

30、受任何拉力。
连续介质假设忽略流体的分子构成，而把它看作一种连续性的介质，认为其中没有任何间隙。
流体微团足够小，微团中所包含的流体分子足够多。
, 比容, 密度定义式： ；对均质流体： 。
对于液体，密度随温度略有变化，而随压力的变化很小；气体的密度随压力与温度变化较大 。
, 压缩性当作用于流体上的压力增加时，其体积将会减小，这就是流体的压缩性。
, 体积压缩系数在温度不变的情况下，单位压力增加所引起的体积变化率。
液体的压缩性系数很小，或者说其弹性系数很大。
因此，液体的压缩性一般可以忽略不计。
, 膨胀性当温度增加时，引起体积增大，称为流体的膨胀性。
, 体积膨胀系数当温度增加时，引起体积增大，称为流体的膨胀性。
,压缩性是相对于压力的增加而言，而膨胀性是相对于温度增加而言。
, 粘性 流体在运动时对于剪切变形的阻抗能力粘性。
表现：任何流体与固体壁面相接触，都会粘附于固壁表面。
相邻两层流体作相对运动时也会产生摩擦阻力。
流体内摩擦力的大小与速度U成正比，与接触面积A成正比，而与两板间距离h成反比，即 ： 单位面积上的摩擦力称为摩擦。

31、 质量力仅有重力； * 同一水平面。
,二、测压管（Pizometric Tube）,1、定义：以液柱高度为表征测量点压强的连通管。
一端与被测点容器壁的孔口相连，另一端直接和大气相通的直管2、适用范围：测压管适用于测量较小的压强，但不适合测真空； 3、注意： hp2m，否则测读不便为避免毛细现象，测压管不能太细,三、U形测压计,1、形式：内装入水银或其他界面清晰的工作液体 2、适用范围：用于测定管道或容器中某点流体压强，通常被测点压强较大。
BB等压面：,真空状态见书P17，图2-14,四、压差计,1、用途：测定液体中两点的压强差或测压管水头差 2、用法：左右两支管分别与测点A、B连接，在两点压强差的作用下，压差计内的水银柱形成一定的高度差hp，hp 就是压差计的读值。
3、分类：,空气压差计：用于测中、低压差 油压差计：用于测很小的压差 水银压差计：用于测高压差,两测点的高差是已知量， 设高度x，做等压面MN，由,A、B两点的压强差,4、计算公式,+ B,将z=zB-zA代入上式，并以g除式中各项,若A、B中流体均为水，2为水银，则,五、倾斜式微压计,如果被测点A 的。

32、 c） kgN/ ；（ d） 2/sm 。
1.4 与牛顿 内摩擦定律直接有关的因素是：（ b） （ a）剪应力和压强；（ b）剪应力和剪应变率；（ c）剪应力和剪应变；（ d）剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度随温度的升高：（ b） （ a）增大；（ b）减小；（ c）不变；（ d）不定。
1.6 流体运动黏度 的国际单位是：（ a） （ a） 2/sm ；（ b） 2/mN ；（ c） mkg/ ；（ d） 2/msN 。
1.7 无黏性流体的特征是：（ c） （ a）黏度是常数；（ b）不可压缩；（ c）无黏性；（ d）符合 RTp。
1.8 当水的压强增加 1 个大气压时，水的密度增大约为：（ a） （ a） 1/20000；（ b） 1/10000；（ c） 1/4000；（ d） 1/200 1.9 水的密度为 1000 3kg/m ， 2L 水的质量和重量是多少？ 解： 1000 0.002 2mV （ kg） 2 9.807 19.614G mg （ N） 答： 2L 水的质量是 2 kg， 重量是 19.614N。
1.1。

33、 c） kgN/ ；（ d） 2/sm 。
1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（ b） （ a）剪应力和压强；（ b）剪应力和剪应变率；（ c）剪应力和剪应变；（ d）剪应力和流速。
1.5 水的动力黏度随温度的升高：（ b） （ a）增大；（ b）减小；（ c）不变；（ d）不定。
1.6 流体运动黏度 的国际单位是：（ a） （ a） 2/sm ；（ b） 2/mN ；（ c） mkg/ ；（ d） 2/msN 。
1.7 无黏性流体的特征是：（ c） （ a）黏度是常数；（ b）不可压缩；（ c）无黏性 ；（ d）符合 RTp。
1.8 当水的压强增加 1 个大气压时，水的密度增大约为：（ a） （ a） 1/20000；（ b） 1/10000；（ c） 1/4000；（ d） 1/200 1.9 水的密度为 1000 3kg/m ， 2L 水的质量和重量是多少？ 解： 1000 0.002 2mV （ kg） 2 9.807 19.614G mg （ N） 答： 2L 水的质量是 2kg， 重量是 19.614N。
1.10 。