流體力學考試必備複習 2

2022-06-14 10:57:02 字數 2020 閱讀 3977

一拉格朗日法-3

說明:常用於質點動力學、剛體動力學,物理概念清晰,但數學求解困難

流體質點運動軌跡非常複雜,實用上無須知道質點運動的全過程,除少數情況(如波浪運動),在工程流體力學中很少採用拉格朗日法。

二尤拉法(euler method)-1

以不同時刻流場作為描述物件研究流動的方法,將個別流體質點運動過程置之不理,而固守於流場各空間點。通過觀察在流動空間中的每乙個空間點上運動要素(如速度、壓強等)隨時間的變化,把足夠多的空間點綜合起來而得出的整個流體的運動情況。——流場法

(1)時變加速度(local acceleration )

流動過程中流體由於速度隨時間變化而引起的加速度;

(2)位變加速度(connective acceleration)

流動過程中流體由於速度隨空間位置變化而引起的加速度。

三、流線(stream line)和跡線(path line)-1

(1)流線的定義表示某一瞬時流體各質點流動趨勢的曲線,曲線上任一點的切線方向與該點的流速方向重合。

(2)流線的性質

1. 同一時刻的不同流線,不能相交。

根據流線定義,在交點的液體質點的流速向量應同時與這兩條流線相切,即乙個質點不可能同時有兩個速度向量。

2. 流線不能是折線,而是一條光滑的曲線。

流體是連續介質,各運動要素是空間的連續函式。

3. 流線簇的疏密反映了速度的大小(流線密集的地方流速大,稀疏的地方流速小)。

流線和跡線是兩個不同的概念,但在恆定流中,流線不隨時間變化,此時流線和跡線在幾何上是一致的,兩者重合。

四、均勻流和非均勻流(按質點運動要素是否隨流程變化)

均勻流——流線是平行直線的流動,各斷面上的流速分布沿程不變

非均勻流——流線不是平行直線的流動,即沿流程方向速度分布不均

五、流管和流束

在流場中任取一非流線的封閉曲線,過曲線上各點的流線所構成的管狀表面稱為流管。流管及其內部流體稱為流束。

恆定流中流管的形狀不隨時間變化。

流線相互平行時,過流斷面是平面;

流線相互不平行,過流斷面為曲面。

2.斷面平均流速(mean velocity)

總流過流斷面上各點的流速u一般是不相等的。為了便於計算,設想過流斷面上流速v 均勻分布,通過的流量與實際流量相同。

q=va

流體微團運動的分析

剛體: 移動和轉動兩部分。

流體: 移動、轉動和變形三部分。

三、旋轉角速度

旋轉角度規定以逆時針方向的轉角為正,順時針方向的轉角為負

右手定律

說明:(1) 在速度分解基礎上,將微團自身的旋轉運動從一般運動中分離出來,將流體運動分為有旋運動和無旋運動,兩種運動的規律和計算方法不同,從而發展了對流動的分析和計算理論;

(2)由於分解出微團的變形運動,從而建立了流體的應力和變形速度之間的關係,為最終建立粘性流體運動的基本方程式奠定了基礎。

(3)剛體速度分解定理對整個剛體成立,因此它是整體性的定理;流體速度分解定理只是在流體微團內成立,因此它是乙個區域性性的定理。

四、有旋運動(有渦流)和無旋運動(無渦流)

根據流體微團在運動過程中是否旋轉,流體運動可分為以下兩種型別:有旋運動(有渦流)和無旋運動(無渦流)。若流場中的流體微團不存在旋轉運動,即各點的旋轉角速度都等於零,稱之為無旋運動或無渦流。

如在運動中流體微團存在旋轉運動,即ωx、ωy、ωz三者之中,至少有乙個不為零,則稱之為有旋運動或有渦流。

2、絕對壓強,相對壓強和真空度

絕對壓強:p---- 反應流體分子運動的物理本質。

相對壓強:pb= p- p0 ---- 比當地壓強大多少的壓強,也稱為表壓。

真空度:pb= p0-p---- 比當地壓強(大氣壓)小多少的壓強。

5、靜止液體對壁面的壓力-1

總壓力=形心處靜壓強與浸水面積的乘積。

2、實際流體伯努利(bernoulli)方程

實際流體具有粘性,運動時產生流動阻力,克服阻力作功,使流體的一部分機械能不可逆地轉化為熱能而散失。

粘性流體流動時,單位重量流體具有的機械能沿程不守恆而是減少,總水頭沿程下降。

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