流体力学基本概念和基础知识.doc

流体力学是研究流体（液体和气体）的运动规律及其与固体边界相互作用的科学。这个领域涉及众多基础概念，对于理解和应用流体工程至关重要。以下是对标题和描述中提及的一些关键知识点的详细解释： 1. **粘滞性**：粘滞性是流体内部相邻流层之间因相对运动产生的阻力，它阻碍了流体内部的相对滑动。**牛顿摩擦定律**是描述流体粘滞性的经典理论，提出流体的剪切应力与速度梯度成正比，比例系数即为动力粘滞系数。如果流体遵循这个定律，我们就称其为**牛顿流体**；反之，不满足此定律的流体则称为**非牛顿流体**。 2. **液体和气体的动力粘滞系数**：动力粘滞系数受温度和压强影响。对于水，随着温度的升高，其粘滞系数会减小。而空气则相反，温度升高时，粘滞系数增大。一般情况下，压强对流体粘滞系数的影响较小，但在高压下，气液的动力粘度会随着压强的增加而增大。 3. **流体力学的三大力学模型**：包括**连续介质模型**，假设流体是连续且可微分的物质，忽略了分子间的空隙；**无黏性流体模型**，忽略流体的粘滞性，适用于理想化的分析；以及**不可压流体模型**，假设流体的密度在整个流动过程中保持不变，简化了计算。 4. **理想流体**与**实际流体**：理想流体是指不考虑粘性的流体，即无黏性流体；实际流体则是考虑了粘性的流体，符合真实世界的流动现象。 5. **不可压缩流体**：在流动过程中，不可压缩流体的密度变化可以忽略不计，这意味着在流动中流体的体积不会发生显著改变。 6. **流体静压强**：流体静止时，压强的方向总是垂直于作用面，这是因为流体不能承受切向力。水平面是等压面，因为在同一深度，所有点的压强都相同。 7. **等压面**：在同一种液体中，压强相等的点构成的表面被称为等压面。等压面的三个条件是：同种液体、连续的流体以及静止状态。 8. **阿基米德原理**：浸没在流体中的物体受到的浮力等于物体排开流体的重量。这解释了物体在流体中浮沉的原理。 9. **浮力与重力**的关系：当重力大于浮力时，物体下沉；重力等于浮力时，物体悬浮；重力小于浮力时，物体上浮。 10. **等角速旋转运动液体**的特点：等压面呈现出绕垂直轴旋转的抛物面簇，同一水平面上的轴心压强最小，边缘压强最大。 11. **绝对压强和相对压强**：绝对压强以绝对真空为零点，而相对压强以当地同高程的大气压强为零点。日常生活中，我们通常指的是相对压强。1个标准大气压约等于101325帕、10.33米水柱或760毫米水银柱。 12. **自由表面**：与大气直接接触的流体表面称为自由表面，如水面。 13. **流线和迹线**：流线表示流体在某一瞬时的速度方向，而迹线是流体质点随时间运动轨迹的集合。流线是一瞬间的状态，迹线是动态过程的反映。 14. **流场**：流体流动占据的空间称为流场，包含了流体的所有流动信息。 15. **欧拉法和拉格朗日法**：欧拉法关注流场中各点的物理量，而拉格朗日法则关注单个流体质点的运动轨迹。 16. **恒定流动与非恒定流动**：恒定流动是指流场中各点的流速、压强和粘性力不随时间变化；反之，非恒定流动中这些参数会随时间变化。 17. **均匀流与非均匀流，急变流与渐变流**：流速大小和方向均不变的流动称为均匀流，反之为非均匀流。非均匀流根据流速变化的快慢分为渐变流（平缓变化）和急变流（快速变化）。 18. **恒定总流能量方程的应用**：选择渐变流段或均匀流段是因为在这些区域，能量损失相对稳定，便于分析。 19. **总流能量方程中的代表点和基准面**：在写总流能量方程时，代表点和基准面可以任意选取，只要保证流场是渐变流或均匀流，方程成立。 20. **动能修正系数和动量修正系数**：这两个系数用来修正实际流动与理想流动（基于平均速度）之间的差异。流速分布越不均匀，这两个系数的值越大。 21. **沿程损失和局部损失**：沿程损失发生在流体流经整个管道的过程中，而局部损失主要发生在流体通过局部障碍物或边壁突然变化的地方。在紊流状态下，管壁摩擦导致的沿程阻力系数通常是恒定的。 以上是流体力学中一些基础概念的详细说明，涵盖了粘滞性、流体模型、压强、浮力、流动类型等多个方面，这些概念是理解流体运动和工程应用的基础。