流体力学知识结构与概念.doc

流体力学复习资料

Ⅰ 知识结构
第二章 流体及其物理性质
1． 流体的定义和特征；
2． 作用在流体上的力；
3． 流体的物性参数〔密度、压缩系数、膨胀系数、粘度、外表张力〕。

第三章 流体静力学
4． 流体的平衡状态；
5． 流体的静压强及其特性；
6． 流体平衡微分方程式；
7． 流体静力学根本方程式；
8． 绝对压强，计示压强和测压计；
9． 液体的相对平衡；
10． 静止液体作用在平面上的总压力；
11． 静止液体作用在曲面上的总压力；
12． 静止液体对物体的浮力。

第四章 流体运动的根本概念和根本方程
13． 流场〔速度场、压强场、密度场等〕；
14． 流动〔定常、非定常、一维、二维、三维〕；
15． 迹线，流线，流管，流束，流量，水力半径；
16． 系统与控制体，输运公式；
17． 连续性方程，动量方程，动量矩方程，能量方程，伯努利方程。

第五章 相似原理和量纲分析
18． 相似原理(几何相似、动力相似、运动相似)；
19． 相似准那么；
20． 相似条件；
21． 模型试验；
22． 量纲分析。

第六章 管流损失和水力计算
23． 沿程能量损失；
24． 局部能量损失；
25． 粘性流体的两种流动状态；
26． 管流能量损失的计算；
27． 管道水力计算；
28． 液体的出流；
29． 水击现象；
30． 气穴和气蚀简介。

第九章 粘性流体绕过物体的流动
31． 纳维—斯托克斯方程；
32． 不可压粘性流体层流流动；
33． 边界层根本概念；
34． 边界层微分方程及其近似计算；
35． 曲面边界层的别离现象；
36． 绕过圆柱体的流动，卡门涡街；
37． 自由淹没射流。

Ⅱ 概念汇总
第二章 流体及其物理性质
1. 流体力学：研究流体平衡与运动规律的科学。
2. 流体：能流动的物质，它受任何微小剪切力作用时都能连续变形。
3. 外表力：作用在所取别离体外表上的力。
4. 质量力：作用在单位质量流体上的某种场作用力〔如：重力，电磁力〕。
5. 体积力：作用在单位体积流体上的某种场作用力〔如：重力，电磁力〕。
6. 流体的密度：流体单位体积内具有的质量，表征流体的密集程度。是流体的物性参数，是温度和压强的函数。
7. 流体的相对密度：流体密度与4℃水密度的比值。
8. 压缩系数：单位压强所引起的体积变化率〔是温度和压强的函数〕。
9. 体积模量：压缩系数的倒数。
10. 体胀系数：单位温升所引起的体积变化率〔是温度和压强的函数〕。
11. 牛顿内摩擦定律：作用在流层上的切应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体的动力粘度。
12. 动力粘度：单位速度梯度下的切应力〔Pa S〕。
13. 运动粘度：动力粘度与密度的比值〔m2/S〕。
14. 流体粘度与温度的关系：对于液体：t↑→μ↓〔分子间距↑→作用力↓〕；对于气体：t↑→μ↑〔运动↑→动量交换↑〕
15. 理想流体：没有粘性的流体。
16. 外表张力：当自由外表收缩时，在收缩的方向上必定有力对自由外表做负功，即与自由外表收缩方向相反的拉力做功，单位长度上的这种拉力定义为外表张力，用σ表示，单位为N/m。液体的外表张力总是随着温度的上升而下降。
17. 内聚力：使液体分子凝聚在一起的分子间的相互吸引力。
18. 附着力：液体分子与固体分子间的吸引力。

第三章 流体静力学
19. 流体静力学：研究流体处于平衡的力学规律。
20. 静止状态：流体相对于惯性系没有运动的状态。
21. 相对静止状态：流体相对于惯性系有运动，而对某非惯性系没有运动的状态。
22. 静止状态的流体不呈现粘性，所以静力学的结论对理想流体和粘性流体均适用。
23. 流体静压强：流体中某点的静态压强。静止流体中任一点的静压强的大小只是该点坐标的函数，与方向无关。
24. 作用于静止流体中任一点的质量力必垂直于通过该点的等压面，当质量力只有重力时，静止液体的等压面一定是水平面。
25. 在重力作用下的连续均质不可压缩静止流体中，各点总势能保持不变。
26. 静止流体中任一点的静压强等于自由外表压强与液柱压强之和。
27. 绝对压强：以完全真空为基准计量的压强。
28. 计示压强：以当地大气压强为基准计量的压强。
29. 真空度：绝对压强低于大气压强的计示压强。
30. 旋转容器中自由液面上某点的垂直坐标与旋转角速度的平方和质点所在半径的平方成正比。
31. 作用在容器底面的总压力不能与容器所盛液体的重力相混淆。
32. 液体作用在曲面上的总压力的垂直分力等于压力体的液体重力，但压力体内并非一定容有液体。
33. 液体作用在漂浮物体上的总压力的方向垂直向上，大小等于漂浮物体所排开液体的重力。

第四章 流体运动的根本概念和根本方程
34. 流场：充满运动流体的空间。
35. 加速度： 速度对时间的全导数。是当地加速度与迁移加速度的矢量和。
36. 当地加速度：速度随时间变化率。
37. 迁移加速度：速度随空间变化率。
38. 定常流动：流体参量不随时间变化的流动。
39. 非定常流动：流动参量随时间变化的流动。
40. 一维流动：流动参量只是空间一个坐标的函数。
41. 二维流动：流动参量是空间两个坐标的函数。
42. 三维流动：流动参量是空间三个坐标的函数。
43. 迹线：质点的运动轨迹。
44. 流线：曲线上每点的速度矢量在该点与曲线相切。
45. 定常流动中，迹线与流线重合。
46. 流线只在奇点和驻点才可相交。
47. 流管：流场中一封闭曲线上各点流线所构成的管状外表。
48. 流束：流管内部的流体。
49. 流量：单位时间流过某一外表的流体量〔体积或质量〕。

50. 当量直径：四倍有效面积与湿周长之比。

51. 湿周：流体与固体壁面接触局部的周长。
52. 系统：一团流体质点的集合。
53. 控制体：流场中某一确定的空间区域。
54. 控制面：控制体的周界。
55. 动量定理：系统动量的时间变化率等于作用在系统上外力的矢量和。
56. 动量矩定理：系统动量矩的时间变化率等于作用在系统上外力矩的矢量和。
57. 相对速度：质点相对于牵连体的运动速度。
58. 牵连速度：牵连体相对于惯性系的运动速度。
59. 绝对速度：质点相对于惯性系的速度。
60. 理想流体伯努利方程：
61. 弯管内侧流体速度高、压力低。
62. 对于直线运动的流体，沿流线法线方向压强梯度为零，意味着直管内流体垂直断面上各点静压相等。
63. 实际流体伯努利方程：

式中：a为总流的动能修正系数， 为截面上的平均流速， 为能量损失。
该能量损失是由流体粘性摩擦造成，转化为热能。所以总水头逐渐降低。

第五章 相似原理和量纲分析
64. 相似理论：物理现象相似 Ü微分方程相同，定解〔几何、物理、时间、边界〕条件相似〔对应成比例〕。
65. 相似性质：相似现象中各同名准那么相等。
66. 相似判据：各同名已定准那么相等，单值性条件相似。
67. 几何相似：模型与原型对应线性长度比例相等〔相似前提条件〕。
68. 运动相似〔速度场相似〕：模型与原型流场中所有对应点上、对应时刻的流速方向相同，大小成同一比例〔流动相似的表现〕。
69. 动力相似：模型与原型流场中所有对应点流体微团上受到的各种力方向相同，大小成同一比例〔流动相似的主导因数〕。
70. 弗劳德准那么：流体惯性力与重力之比〔〕。
71. 雷诺准那么：流体惯性力与粘性力之比〔〕。
72. 欧拉准那么：流体总压力与惯性力之比〔〕。
73. 在物理现象中，物理量不是单个起作用的，而是由其组成的准那么起作用的，所以微分方程的解都可以表示成准那么方程式。
74. 量纲：物理量单位的种类。
75. 根本量纲：根本物理量量纲，如：时间[T]、长度[L]、质量[M]
76. 导出量纲：由物理定义导出，由根本量纲组成，如：速度[LT-1] 加速度[LT-2]
77. 量纲一致性原那么：任何物理方程中各项的量纲必定相同。
78. 定性〔已定〕准那么数：由定性量组成〔决定物理过程〕的相似准那么数。
79. 非定性〔待定〕准那么数：含有被决定量的相似准那么数〔是定性准那么数的函数〕。
80. 近似模化：保证主要同名准那么相等的模拟试验方法。
81. 试验准那么确实定方法：〔1〕相似分析法；〔2〕量纲分析法。
82. p定理：一个表示n个物理量间的量纲一致的方程式，一定可以转换成n-m个独立无量纲物理量间的关系式，其中m是n个物理量中所涉及的根本量纲数目。
83. 实验关联式的应用应注意适用范围、所规定的定性温度、特征尺度、特征流速及各项修正系数。
84. 定性温度：用于确定准那么中物性参数的温度。
85. 特征尺度：准那么中所规定的尺度。
86. 特征流速：准那么中所规定的流速。

第六章 管流损失和水力计算
87. 沿程能量损失：在缓变流整个流程中，由于粘性耗散产生的能量损失，其大小与流动状态密切相关。
88. 局部能量损失：在急变流中，由于流体微团碰撞或漩涡产生的能量损失，其大小与部件的形状和相对大小有关。
89. 层流〔片流〕：流体微团平行流动，不相互掺混的流动状态。
90. 紊流〔湍流〕：流体质点作复杂无规那么运动的流动状态。
91. 临界雷诺数：流动状态改变时的雷诺数
92. 〔管流临界雷诺数 〕
93. 管道入口端：边界层相交以前的管段。〔入口段内速度分布不断变化〕
94. 层流沿程损失系数：〔仅与雷诺数有关，与粗糙度无关〕〔层流流动的沿程损失与平均流速的一次方成正比。〕
95. 管道粗糙度对沿程能量损失的影响只有在水利粗糙状态时才会显现出来。
96. 紊流粗糙管平方阻力区[4160(d/2ε)0.85<Re](沿程阻力系数只与相对粗糙度有关，与Re无关)
97. 等值长度：局部损失折算为沿程损失的管道长度
98. 管阻特性：管道水头损失与流量间的关系曲线。
99. 简单管道：管径和管壁粗糙度均相同的一根或数根管子串联在一起的管道系统。
100. 串联管道：由不同直径或粗糙度的数段管子连接在一起的管道。通过串联管道各管段的流量相同；串联管道的损失等于各管段损失的总和。
101. 并联管道：在某处分成几路、在下游某处又集合成一路的管道系统。并联管道的损失等于各分管道的损失；并联管道的总流量等于各分管段流量的总和。
102. 虹吸：液体由管道从较高液位的一端经过高出液面的管段自动流向较低液位的另一端的现象。
103. 自由出流：液体通过孔嘴流入大气的流动。
104. 淹没出流：液体通过孔嘴流入液体空间的流动。
105. 水击现象：流速突然变小，水的惯性使局部压强突然升高的过程。
106. 减弱水击的措施：〔1〕延长关阀时间〔微阻缓闭〕；〔2〕过载保护〔蓄能器、调压塔、平安阀〕缓冲水击压强；〔3〕减低流速，缩短管长，使用弹性好的管道材料。
107. 气穴：由于压强降低而产生气泡的现象。
108. 气蚀：气泡馈灭处的剥蚀现象

第九章 粘性流体绕过物体的流动
109. 边界层：物体外表流速从零急剧增加到来流速度的薄层空间。
110. 边界层内，外表法线方向速度梯度大，粘性力不能忽略；边界层外，速度梯度很小，粘性力忽略不计。
111. 边界层内有层流和紊流两种流动状态，平板势流临界雷诺数为
。
112. 卡门涡街：一定流动条件下，圆柱体后尾流中交替形成稳定的旋转方向相反的漩涡。漩涡脱落频率与来流速度成正比，与圆柱体直径成反比，依据此原理可制成卡门涡街流量计。
113. 自由淹没射流：喷管内流体喷射到热力状态相同的静止流体中，其动量最终全部耗散在空间流体中。
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