《工程流體力學》課件

《工程流體力學》課程簡介流體力學的基本概念流體流體是指在剪切應力作用下會發(fā)生連續(xù)變形的物質(zhì)。液體和氣體是流體的兩種常見類型。粘度粘度是指流體抵抗剪切應力的能力。高粘度流體，如蜂蜜，流動緩慢。低粘度流體，如水，流動快速。密度密度是指單位體積的質(zhì)量。高密度流體，如水，比低密度流體，如空氣，更重。壓力壓力是指作用于單位面積上的力。壓力可以是靜壓力，即流體靜止時的壓力；也可以是動壓力，即流體流動時的壓力。流體靜力學流體靜力學研究靜止流體及其平衡條件。靜止流體是指沒有相對運動的流體，例如靜止的湖水、水庫中的水等。流體靜力學的基本定律流體靜壓強靜止流體內(nèi)部任一點的壓強，稱為靜壓強。帕斯卡定律密閉容器內(nèi)的靜止流體，壓強在各個方向上都相等。阿基米德原理浸沒在流體中的物體，受到的浮力等于其排開流體的重力。流體靜壓力的計算流體靜壓力的大小與流體密度、重力加速度和深度成正比。流體靜壓力對物體的作用流體靜壓力對物體產(chǎn)生的作用力稱為浮力，其大小等于物體排開流體的重量。浮力是流體對浸入其中的物體產(chǎn)生的向上托力。浮力的大小與物體的體積、流體的密度有關(guān)，可以通過阿基米德原理進行計算。流體動力學流體動力學研究流體運動規(guī)律及其與周圍環(huán)境相互作用。它涵蓋了各種流體現(xiàn)象，從日常生活中水的流動到復雜的工程應用，如飛機設計和管道系統(tǒng)。流體流動的基本方程連續(xù)性方程描述了流體在流動過程中的質(zhì)量守恒，即流體在單位時間內(nèi)流入和流出的質(zhì)量相等。動量方程基于牛頓第二定律，描述了流體流動過程中的動量變化，即流體所受的合力等于其動量變化率。能量方程描述了流體流動過程中能量的守恒，即流體在單位時間內(nèi)流入和流出的能量相等。伯努利方程1/2動能流體運動時的能量ρgh勢能流體位置決定的能量p壓力能流體壓力決定的能量伯努利方程的應用1流體流量的測量利用伯努利方程可以推導出流量測量儀器的原理，例如文丘里管和噴嘴流量計。2管道流動的分析伯努利方程可以幫助我們分析管道中流體的速度、壓力和高度之間的關(guān)系，從而優(yōu)化管道的設計和運行。3水輪機和泵的效率計算伯努利方程可以用來計算水輪機和泵的能量轉(zhuǎn)換效率，并優(yōu)化其設計和運行。管道流動管道流動是流體力學中重要的研究領域，涵蓋了各種管道類型，包括圓形管道、矩形管道等。層流流動流體以平滑、有序的方式流動，流層之間不互相混合。湍流流動流體以不規(guī)則、隨機的方式流動，流層之間相互混合。層流和湍流層流流動是指流體質(zhì)點沿著平滑且連續(xù)的路徑流動，沒有明顯的混合或渦流。湍流流動是指流體質(zhì)點以不規(guī)則和隨機的方式運動，具有高度混合和渦流。管道阻力系數(shù)的確定方法描述實驗法通過實驗測量流體在管道中的壓力降，計算阻力系數(shù)理論計算法根據(jù)流體性質(zhì)、管道幾何形狀等參數(shù)，利用公式計算阻力系數(shù)經(jīng)驗公式法使用經(jīng)驗公式，根據(jù)流體性質(zhì)、管道幾何形狀等參數(shù)，直接計算阻力系數(shù)管網(wǎng)分析1系統(tǒng)概述了解管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、節(jié)點和管段。2流量分配計算不同管段的流量，確保滿足需求。3壓力損失分析管道系統(tǒng)中的壓力損失，保證供水壓力。4優(yōu)化設計根據(jù)分析結(jié)果，優(yōu)化管網(wǎng)設計，提高效率。機械能方程總能量守恒機械能方程是能量守恒定律在流體力學中的應用，反映了流體在流動過程中機械能守恒關(guān)系。實際應用用于分析和計算流體在管道、泵、水輪機等設備中的能量變化。流量測量定義流量測量是指測量流體在單位時間內(nèi)通過管道或通道的體積或質(zhì)量。方法常用的流量測量方法包括:流量計超聲波流量計電磁流量計相似理論1模型實驗相似理論是模型實驗的基礎，通過建立模型與原型之間的相似關(guān)系，可以將模型實驗結(jié)果推演到實際工程中。2物理量關(guān)系相似理論建立在無量綱數(shù)的基礎上，通過無量綱數(shù)的匹配，可以確保模型與原型之間在某些物理現(xiàn)象上具有相似性。3應用范圍相似理論在流體力學、熱力學、力學等領域都有廣泛應用，例如水力模型、風洞實驗等。維數(shù)分析概念利用物理量之間量綱的齊次性來推導物理量之間的關(guān)系，從而簡化問題，提高效率。步驟1.確定相關(guān)物理量及其量綱。2.利用量綱齊次性建立方程。3.求解方程，得到物理量之間的關(guān)系。水輪機水輪機是一種將水能轉(zhuǎn)化為機械能的旋轉(zhuǎn)機械。它利用水流沖擊或重力作用推動葉輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機械能。水輪機廣泛應用于水力發(fā)電站，為社會提供清潔的電力。根據(jù)水流性質(zhì)和能量利用方式，水輪機可分為沖擊式水輪機和反擊式水輪機。離心泵離心泵是一種利用旋轉(zhuǎn)葉輪將液體從低壓區(qū)輸送到高壓區(qū)的機械。其工作原理是通過葉輪旋轉(zhuǎn)，將液體以高速拋出，從而提高液體能量。離心泵廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、水利等領域，例如輸送水、油、化學品、污水等。液壓機械液壓機械利用液壓原理，將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，再轉(zhuǎn)換為機械能，實現(xiàn)各種工作功能。液壓機械具有功率大、操作靈活、控制方便等特點，廣泛應用于各種工業(yè)生產(chǎn)和工程建設領域。流動測量技術(shù)流量計測量流體通過管道或通道的體積流量。速度計測量流體在特定點上的速度。溫度計測量流體的溫度。應用案例分析水利工程水壩、水庫、河流治理等航空航天飛機設計、火箭發(fā)動機等機械制造管道設計、流體傳動等課程小結(jié)知識體系從流體力學基礎到應用案例分析，全面掌握工程流體力學知識體系。問題解決培養(yǎng)學生解決工程流體力學相關(guān)問題的能力。工程應用將流體力學知識應用到實際工程問題中。學習建議預習課本在每次上課前，建議提前預習課本內(nèi)容，以便更好地理解課堂上的講解。了解課程內(nèi)容的概貌，可以更有針對性地進行課堂筆記和問題記錄。課后復習課后及時復習課堂筆記和課本內(nèi)容，加深理解?？梢試L試用自己的語言總結(jié)知識點，并進行練習題的鞏固。練習題可以幫助你理解和應用所學知識，并發(fā)現(xiàn)學習中的薄弱環(huán)節(jié)。多做實驗流體力學是一門實踐性很強的學科，多做實