工程流體力學(xué)基本概念

流體通常說(shuō)能流動(dòng)的物體為流體.從力學(xué)角度的特征講，流體是一種受任何微小剪切力作用都能連續(xù)變形的的物質(zhì)._連續(xù)介質(zhì)假設(shè)『?可以不去考慮分子間存在的空隙，而把流體視為由無(wú)連續(xù)分布的流體微團(tuán)所組成的連續(xù)介質(zhì).流體的壓縮性用單位壓強(qiáng)所引起的體積變化率表示，稱壓縮系數(shù);流體的膨脹性用單位溫升所有引起的體積變化率表示稱體膨脹系數(shù)。流體的黏性是指流體為微團(tuán)發(fā)相對(duì)滑移時(shí)產(chǎn)生切向阻力的性質(zhì)。牛頓內(nèi)摩擦定律：牛頓流體作用在流體上的切向應(yīng)力與它所引起的角變形速度之間的關(guān)系符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體，液體的黏度隨溫度的上升而減小，氣體的黏度隨溫度的上升而增大。流體靜壓強(qiáng)的2個(gè)特征:1,流體靜壓強(qiáng)的方向沿作用面的內(nèi)法線方向；2靜止流體中任一點(diǎn)流體靜壓強(qiáng)的大小與其作用面在空間的方位無(wú)關(guān)，只是該點(diǎn)坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)，在流場(chǎng)中,壓強(qiáng)相等的各點(diǎn)組成的面稱為等壓面.—質(zhì)量力不僅垂直于等壓面，而且指向壓強(qiáng)增大的方向.水頭單位重量流體所具有的能量也可以用液柱高來(lái)表示流線:在某一瞬時(shí)，此曲線上的每一點(diǎn)的速度矢量總是在該點(diǎn)與此曲線相切.在流場(chǎng)內(nèi)作一本身不是流線又不相交的封閉曲線，通過(guò)這樣的封閉曲線上各點(diǎn)的流線所構(gòu)成的管狀表面稱為流管.處處與流線相垂直的流束的截面稱為該流束的有效截面。在總流的有效截面上，流體同固體邊界接觸部分的周長(zhǎng)叫濕周，總流的有效截面積與濕周之比稱水力半徑.流動(dòng)的力學(xué)相似包括幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。由于靠近管壁湍流脈動(dòng)受到限制，黏滯力的作用增強(qiáng)，在緊貼管壁很薄的流層中湍流脈動(dòng)消失,黏滯力的阻滯作用使流速急劇下降，速度分布比較陡峭，速度梯度大.這一流體薄層稱黏性底層。當(dāng)時(shí)黏性底層完全淹沒(méi)了管壁的粗糙凸出部分。這時(shí)黏性底層意外的湍流區(qū)域完全感受步不到管壁的粗糙度的影響，流體好像在完全光滑的管子中流動(dòng)一樣，這種情況管內(nèi)流動(dòng)叫水力光滑。激波:使流動(dòng)參數(shù)發(fā)生突躍變化的強(qiáng)壓縮波。激波是超聲速氣流中經(jīng)常出現(xiàn)的重要物理現(xiàn)象。來(lái)流馬赫數(shù)的高低是激波強(qiáng)弱的重要標(biāo)志。來(lái)流馬赫數(shù)越高，激波越強(qiáng)；反之亦然。平面勢(shì)流疊加？速度是滿足拉普拉斯方程的調(diào)和函數(shù),而拉普拉斯方程又是線性的，所以由幾個(gè)速度勢(shì)疊加成的新速度勢(shì)仍然滿足拉普拉斯方程的調(diào)和函數(shù)。邊界層:在大雷諾數(shù)下緊靠物體表面流速?gòu)牧慵眲≡黾拥脚c來(lái)流速度相同量級(jí)的薄層稱為邊界層。特點(diǎn)：1與物體的特征長(zhǎng)度相比，邊界層的厚度很??；2邊界層沿流體流動(dòng)方向逐漸增厚，其外邊界不與流線重合；3沿壁面法線方向邊界層被的速度梯度很大；4在邊界內(nèi)層黏滯力與慣性力屬同一數(shù)量級(jí)；5沿壁面法線方向邊界層內(nèi)各點(diǎn)的壓強(qiáng)相等，都等于主流在邊界層外邊界對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的壓強(qiáng)；6邊界層內(nèi)流體的流動(dòng)也有層流和湍流兩種流動(dòng)狀態(tài)。兩流體力學(xué)相似的條件:1相似的流動(dòng)都屬于同一類的流動(dòng)，它們都應(yīng)為相同的微分方程組所描述;2單值條件相似；3由單值條件中的物理量所組成的相似準(zhǔn)則數(shù)相等。_帕斯卡原理:施于在重力作用下不可壓縮流體表面上的壓強(qiáng)，將以同一數(shù)值沿各方向傳到流體中的所有流體質(zhì)點(diǎn)。流體在彎管中的流動(dòng)損失的三部分:一部分是由切向應(yīng)力產(chǎn)生的沿程損失，貼別在流動(dòng)方向改變、流速分布變化中產(chǎn)生的這種損失；另一部分是形成漩渦所產(chǎn)生的損失；第三部分是由二次流形成的雙螺旋流動(dòng)所產(chǎn)生的損失。位移厚度：被擠入主