工程流体力学是一门研究流体的力学性质和运动规律的学科,对于理解和解决与流体相关的工程问题至关重要。以下是一些重要的知识点:
1. **压缩系数**:它描述了流体在压力变化下的体积变化率。对于题目中的液体,当压强从105Pa增加到2×105Pa时,体积变化可以用来计算压缩系数。
2. **连续介质假设**:流体被看作是无数个连续分布的微小质点,忽略分子间的间隙,这样简化了对流体行为的研究。
3. **流体动力粘度与拉力**:通过已知的油的动力粘度、平板间距和速度,可以计算出上平板在下平板不动时所需的拉力。
4. **牛顿内摩擦定律**:描述了剪切应力与速度梯度之间的线性关系,公式为τ = μ(du/dy)或τ = η(dv/dx),其中τ是切应力,μ是动力粘度,η是运动粘度,du/dy和dv/dx是速度梯度。
5. **流体的定义**:流体在微小剪切力作用下能连续变形,这是流体的基本力学特性。
6. **黏度与温度的关系**:液体的黏度随温度升高而降低,而气体的黏性则随温度升高而增加。
7. **运动黏度**:由密度ρ和动力黏度μ计算得出,ν = μ/ρ。
8. **膨胀系数**:通过液体密度的变化可计算膨胀系数,它反映了液体在温度变化下的体积变化。
9. **消除毛细现象**:对于水,玻璃管的内径需大于一定值(如20mm)以避免毛细现象发生。
10. **体积模量**和**压缩系数**:它们分别描述了流体抵抗体积变化的能力和体积变化与压强变化的关系。
11. **流体质点**:是大量流体分子组成的微小集合体,在流体力学中作为分析对象。
12. **牛顿流体**:其切应力与速度梯度成正比,是流体力学中常见的理想化模型。
13. **流体体积变化**:根据压缩系数,可以计算在压强变化下的体积相对变化。
14. **绝对压强与相对压强**:绝对压强包括大气压强,而相对压强仅考虑超过大气压的部分。
15. **静止流体的特性**:静止液体中同一深度各点压强相同,且静压强的方向垂直于作用面。
16. **流体受力分类**:流体受到的质量力(如重力)和表面力(如压力)。
17. **流体静压强特性**:静压强大小与作用面方位无关,只与位置(深度)有关。
18. **流体运动的连续性方程**:基于质量守恒原理,表明流体的流入量等于流出量。
19. **流线与迹线**:在定常流动中,两者重合,表示流体质点的运动路径。
20. **水力半径**:在圆管中,水力半径R_h = (4A/P_w)^(1/2),其中A是管道截面积,P_w是湿周。
21. **欧拉法和拉格朗日法**:是研究流体运动的两种主要方法,前者关注流场,后者关注单个质点。
22. **弗劳德数**(Fr):衡量惯性力与重力的相对大小,用于分析流动相似性。
23. **动力相似**、**几何相似**和**运动相似**是流体流动模拟中的关键概念。
24. **流场的无量纲化**:通过量纲分析,可以将复杂问题简化为几个无量纲准则数。
25. **水力光滑管**:当流体流动的粘性底层厚度远大于管壁粗糙度时,管道被认为是水力光滑的。
26. **流态判断**:根据雷诺数(Re)可以判断流体是层流还是紊流。
27. **模型实验的比例关系**:通过比例尺,可以预测模型实验与实际工程之间的流量、压强等参数关系。
以上就是工程流体力学中涉及的一些关键概念和计算方法,这些知识点构成了理解和解决流体问题的基础。