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工程流体力学复习课件

?工程流体力学概述?流体基础知识?工程流体力学应用?工程流体力学实验与模拟?工程流体力学前沿技术与发展趋势

CHAPTER01工程流体力学概述

流体的定义与特性流体的定义流体是指具有流动性的气体、液体和等离子体。流体的特性流体具有连续性、粘性和压缩性等特性。

流体力学的研究对象与目的研究对象流体力学的研究对象是流体在静止和运动状态下的力学行为和传热传质规律。研究目的流体力学的研究目的是为了解决工程实际中流体相关的力学、热学和传质问题，为流体工程设计提供理论依据。

流体力学的发展历程古代流体力学经典流体力学古代人们通过经验总结和直觉推断，对流体的力学行为进行描述和解释。经典流体力学起源于19世纪，以Navier-Stokes方程为代表，通过数学模型描述流体的力学行为。近代流体力学现代流体力学随着计算机技术和数值模拟方法的发展，近代流体力学更加注重实验研究与数值模拟的结合，以揭示复杂流体的力学行为。现代流体力学涉及领域广泛，包括高超声速流动、湍流控制、多相流、生物流体力学等前沿领域，旨在解决现代工程中的复杂流体问题。

CHAPTER02流体基础知识

流体的物理性质密度粘性流体的质量与其体积的比值，表示流体的重流体的内摩擦力，表示流体在运动时抵抗剪切变形的性质。量。压缩性表面张力流体在压力作用下体积发生变化的性质，表示流体的弹性。液体表面分子之间的相互吸引力，表示液体表面的弹性。

流体的力学性质速度压力流体在单位时间内通过某点的距离，表示流体的运动速率。流体对垂直于其作用面方向上的作用力，表示流体的压强。1压强差流体在运动过程中不同位置上的压力差，表示流体对物体产生作用力的原因。流量单位时间内流经管道横截面的流体体积，表示流体在管道中的流动速率。

流体运动的基本概念稳态流动流体在运动过程中各物理量（如速度、压力、温度等）不随时间变化的流动状态。非稳态流动流体在运动过程中各物理量随时间变化的流动状态。层流流体在运动过程中质点沿着直线方向流动的状态。湍流流体在运动过程中质点剧烈振动的状态。

CHAPTER03流体静力学

流体静压力性质流体静压力具有方向性，总是垂直于受压面，在液体内部深度越大则压力越大。单位压力的单位可以是牛顿、千牛顿、磅力等，工程中常用kPa、MPa等来表示。定义流体静压力是指流体在静止状态下单位面积上所受的垂直力。

流体静压力的分布规律原理公式应用根据帕斯卡原理，液体内部的静压力随深度增加而增加，呈线性关系。静压力分布公式为p=ρgh，其中p为静压力，ρ为液体密度，g为重力加速度，h为深度。利用静压力分布规律可以计算液体内部的压力分布情况，指导工程实践。

流体静压力的应用液压传动1利用液压缸将液压能转化为机械能，实现设备的动作。压力容器设计根据容器所承受的最大压力，设计容器的壁厚及23材料。水利工程研究水坝、水库等水利设施的静压力分布规律，优化设计以提高其稳定性及安全性。

CHAPTER04流体动力学基础

流体运动的基本方程010203质量守恒方程动量守恒方程能量守恒方程在单位时间内，流入和流出控制体积的质量流量之差等于控制体积内质量的变化率。在单位时间内，流入和流出控制体积的动量流量之差等于控制体积内动量的变化率。在单位时间内，流入和流出控制体积的能量流量之差等于控制体积内能量的变化率。

流体运动的速度场与流场速度场描述流体中每一点的速度矢量。流场均匀流动和非均匀流动由速度场和密度场共同组成的流体运动状态。根据流场是否随时间变化，可将流动分为均匀流动和非均匀流动。

流体运动的分类与特点层流和湍流010203根据流体运动的特点，可将流动分为层流和湍流。不可压缩流和可压缩流根据流体是否可压缩，可将流动分为不可压缩流和可压缩流。定常流动和非定常流动根据流动是否随时间变化，可将流动分为定常流动和非定常流动。

CHAPTER05工程流体力学应用

管道流动流体在管道中的流动流体力学中的无量纲分析方法包括流体在直管中的流动、流体在弯管中的流动以及流体在分支管中的流动等。通过使用雷诺数、佛汝德数等无量纲分析方法，对管道中的流体流动进行分类和研究。流体在管道中流动的能量损失流体在管道中的速度分布由于流体在管道中流动时存在摩擦阻力，因此会产生能量损失，需要根据伯努利方程进行计算。流体在管道中流动时，其速度分布对于管道的设计和流体输送效率具有重要影响。

明渠流动明渠流体的流动特性明渠流体的能量平衡明渠是一种常见的流体流动环境，明渠中的流体流动特性包括流速分布、流动状态等。明渠中的流体在流动过程中会伴随着能量的传递和转化，需要使用能量平衡方程进行分析。明渠流体的水力损失明渠流体的冲刷与淤积由于明渠中存在摩擦阻力，因此流体在流动过程中会产生水力损失，需要根据谢才公式进行计算。明渠中的流体流动会对渠