【2017年整理】杜编《工程流体力学》总结.doc

杜编《工程流体力学》总结 第一章 绪论 一、流体的定义：通常说能够流动的物质为流体；如果按照力学的术语进行定义，则在任何微小剪切力的作用下都能够发生连续变形的物质称为流体。液体、气体统称为流体。 二、特征 在给定的剪切力作用下，固体只产生一定量的变形，而流体将产生连续的变形，即流体具有流动的特征；当剪切力停止作用时，在弹性极限内固体可以恢复原来的形状，而流体只是停止变形，而不能恢复到原来的位置；在静止状态下，固体能够同时承受法向应力和切向应力,而流体仅能够承受法向应力，只有在运动状态下才能够同时承受法向应力和切向应力；固体有一定的形状，而流体则取其容器的形状。 三、连续性假设 把流体视为由无数连续分布的流体微团组成的连续介质，这就是流体的“连续介质模型”。 四、密度 密度是流体的重要物理属性之一，它表征流体的质量在空间的密集程度。对于非均质流体，若围绕空间某点的体积为，其中流体的质量为,则它们的比值/为内流体的平均密度。令?0取该值的极限，便可得到该点处流体的密度，即 式中为流体的质量（kg）,为流体的体积（），表示流体单位体积内具有的质量（kg/m）。式中数学上的?0，在这里应从物理上理解为，体积缩小为上节所定义的流体微团。以后遇到类似情况，都应该这样去理解。 对于均质流体，其密度为 五、可压缩流体和不可压缩流体 流体的膨胀性：流体的膨胀性系数用αV表示，它是在一定压强下单位温升引起的体积变化率，即 式中为温度增量，为dT引起的体积变化率。 流体的压缩性：用流体的压缩系数k表示，它是在一定温度下单位压强增量引起的体积变化率，即 式中为压强增量，为δp引起的体积变化率。由于压强增高，体积缩小，δp和δV异号，为了保证压缩系数为正，故在等式的右侧冠以负号。k的单位为m/N。由上式可以看出，对于同样的压强增量，k值大的流体体积变化率大，容易压缩；k值小的流体体积变化率小，不容易压缩。 六、流体的黏性 定义：流体的粘性是指流体流动时产生内摩擦力的性质。这是流体的固有物理属性，但流体的粘性只有在运动状态下才能显示出来。 粘性产生的原因：气体年性的主要原因分子的热运动，液体年性的主要原因是分子间的引力。 影响因素：主要是温度，温度升高时，气体粘性增大，液体粘性减小。 七、作用在流体上的力 表面力：分离体以外其他物体通过作用面作用在分离体上的力，分别有压强和剪切应力。 流体静力学 一、流体静压强及其特性 静压强：流体静止时的法向力。 有两个重要特性：一是静压强指向作用面的内法线方向，再就是静压强与作用面在空间的方位无关。 二、平衡微分方程 等压面 方程 意义：流体处于静止状态时，质量力和压力相平衡。 等压面 压强相等的点连成的面，称为等压面。 等压面的性质：质量力垂直于等压面。 静力学基本方程 意义：静止流体中各点总势能为常数。 此时压强可表示为： 压强的几种表示方式 绝对压强：以绝对真空为基准度量的压强, 计示压强：以大气压为基准度量的压强 真空：当绝对压强低于大气压强时，大气压强和绝对压强之差， 5．压强的单位 大气压 单位面积上的力 流体柱高 三、液柱式测压计 要求熟练掌握课本中关于液柱式测压计的举例和相关内容。 四、 等角速旋转容器中的相对平衡相对平衡 平衡时自由液面的方程 可用于计算旋转角速度： 五、液体作用在平面和曲面上的总压力 液体作用在平面上的总压力 总压力的大小 其中：为流体的密度，为投影面积形心的淹深，为平板的面积。 总压力的方向：作用面的内法线方向。 总压力的作用点：y坐标 一般不必求x坐标。 液体作用在曲面上的总压力 总压力大小 水平分力： 垂直分力： 总压力： 总压力的作用点：总压力的水平分力的作用线通过的压力中心指向受压面，垂直分力的作用线通过压力体的重心指向受压面，故总压力的作用线一定通过这两条作用线的交点。总压力作用线与曲面的交点D即为总压力的作用点。 压力体：压力体是一个数学概念，与体内是否充满液体无关。图中有两个形状、尺寸和淹深均相同的曲面，图（a）曲面ab内充满液体，图（b）曲面ab内没有液体，但它们的压力体 a