工程流体力学知识整理

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1、流体 ：一种受任何微小剪切力作用，都能产生连续变形的物质。流动性 ：当某些分子的能量大到一定程度时，将做相对的移动改变它的平衡位置。流体介质 ： 取宏观上足够小、 微观上足够大的流体微团， 从而将流体看成是由空间上连续分布的流体质点所组成的连续介质压缩性：流体的体积随压力变化的特性称为流体的压缩性。膨胀性：流体的体积随温度变化的特性称为流体的膨胀性。粘性 ：流体内部存在内摩擦力的特性，或者说是流体抵抗变形的特性。牛顿流体：将遵守牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，反之称为非牛顿流体。理想流体：忽略流体的粘性，将流体当成是完全没有粘性的理想流体。表面张力：液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面

2、作用于任一界线上的张力。表面力：大小与表面面积有关而且分布作用在流体微团表面上的力称为表面力。质量力：所有流体质点受某种力场作用而产生，它的大小与流体的质量成正比。压强 ：把流体的内法线应力称作流体压强。流体静压强 ：当流体处于静止或相对静止时，流体的压强称为流体静压强。流体静压强的特性： 一、 作用方向总是沿其作用面的内法线方向。 二、 任意一点上的压强与作用方位无关，其值均相等（流体静压强是一个标量） 。绝对压强：以完全真空为基准计量的压强。相对压强：以当地大气压为基准计量的压强。真空度 ：当地大气压- 绝对压强液体的相对平衡： 指流体质点之间虽然没有相对运动， 但盛装液体的容器却对地面上

3、的固定坐标系有相对运动时的平衡。压力体：曲面上方的液柱体积。等压面： 在平衡流体中，压力相等的各点所组成的面称为等压面。特性一、 在平衡的流体中， 过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。特性二、当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。流场 ：充满运动流体的空间称为流场。定常流动 ：流场中各空间点上的物理量不随时间变化。缓变流：当流动边界是直的，且大小形状不变时，流线是平行（或近似平行）的直线的流动状态为缓变流。急变流： 当流边界变化比较剧烈，流线不再是平行的直线， 呈现出比较紊乱的流动状态称为急变流。迹线：流体质点的运动轨迹。流线：描述流场中各点流动方向的曲线。流管

4、： 在流场中作一不与流线重合的封闭曲线， 则过该曲线上所有点的流线组成的管状表面称为流管。流束：流管中的所有流体称为流束。总流：管道内的流动总体称为总流。有效截面：与微小流束或总流各流线相垂直的横断面。流量：单位时间内流经某一截面的流体的数量称为流量。平均流速：流量与有效截面面积的比值。湿周：在总流的有效截面上，流体与固体接触的长度。水力半径：有效面积与湿周的比值。系统：某一确定的流体质点的集合。控制体 ：流场中的某一确定的空间。几何相似：模型与原型中的对应线性长度成比例。动力相似：模型和原型中对应点上的流体质点所收到的同名力方向相同，大小成比例。运动相似：模型和原型中对应点上的速度方向相同，

5、大小成比例。流动相似条件： 1、相似的流动属于同一类流动，其运动微分方程必相同。2 、单值条件相似。 （几何条件、边界条件、物性条件、初始条件）3 、由单值条件中涉及的物理量组成的相似准则数相等。层流 ：整个流场呈一簇互相平行的流线。紊流 ：流体质点做复杂的无规则运动。脉动 ：表征流体流动特征的速度、压强等也在随时间变化。时均速度：在时间间隔 t内轴向速度的平均值。欧拉法 ： 欧拉法以流场为研究对象， 并用同一时刻所有空间点上的运动情况来描述流场的运动， 从而达到研究流体质点经过这些空间点时， 运动参数随时间的变化规律。 通过两方面描述流场的运动： 一、 在空间固定点上流体的各种物理量随时间的

6、变化； 二、在相邻的空间点上这些物理量的变化。拉格朗日法： 以流体质点为研究对象， 研究流体质点的位移、速度、加速度等随时间的变化， 然后将流场中所有质点的运动情况综合起来，就得到流体的运动情况。描述方面： 1、某一运动流体质点的各种物理量随时间的变化；2、相邻质点间这些物理量的变化。粘性底层：通道内湍流，在紧靠壁面的一个粘性剪切力起控制作用的薄层。水力光滑： 黏性底层完全淹没了管壁的粗糙凸出部分。黏性底层以外的紊流区域完全感受不到管壁粗糙度的影响。水力粗糙 ： 管壁的粗糙凸出部分有一部分或大部分暴露在紊流区中， 管壁粗糙度将对紊流流动发生影响。简单管路： 管道的直径和壁面粗糙度沿程不变的一根

7、管子或数根管子串联在一起的管道系统。串联管路：由不同直径或粗糙度的数段管子连接在一起的管道叫做串联管道。并联管路：在某处分成几路、在下游某处又汇合成一路的管道叫做并联管道。枝状管网：管道于某点分开后不再汇合到一起。环状管网：由若干管道环路相连接、在节点处流出的流量来自几个环路的管道系统。长管 ：指内部流体流动充分发展，可以忽略端头效应的管。短管 ：流体的流动尚未充分发展就到头的管，端头效应不可忽略。孔口出流 ： 在容器侧壁或底部上开一个形状规则的小孔， 容器中的液体自孔口出流到大气中。管嘴出流 ：当圆孔壁厚=（ 34） d 时，或者在孔口处外接一段l= （ 34 ） d 的圆管。水击 ： 突然

8、升高的压强将迅速向上游传播， 并在一定条件下反射回来， 产生往复波动而引起管道振动，伴随有液体的锤击声音。有旋、无旋 ：流体微团角速度为 0 为无旋，也叫有势流动，不为 0 为有旋。涡线：在同一时刻，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方向一致。涡面：在同一时刻，涡量场中任取一条非涡线的非闭合曲线，过曲线的每一点做涡线，这些涡线形成的曲面叫涡面。涡管：在同一时刻，涡量场中任取一条非涡线的闭合曲线， 过曲线的每一点做涡线， 这些涡线形成的管状曲面称为涡管。 。涡通量 ：通过某一曲面的涡量的综合。涡管强度：对于流场中某时刻的涡管，取涡管的一个横截面A,称过曲面A的涡通量为该瞬时的涡管强度。

9、速度环量：速度沿流场中任意的封闭曲线的线积分。卡门涡街：流体绕过非流线型物体时，物体尾流左右两侧产生的成对的、交替排行的、旋转方向相反的反对称涡旋。流函数性质： 1、流函数的等值线为流线2 、平面流场中任意两点流函数数值之差，恰为通过两点连线的单位厚度的流量3、对不可压缩平面势流，必然同时存在流函数和势函数4、等势线和等流函数线正交。势函数性质： 1、势函数是无旋流动中的一个连续函数，它在任何方向的偏导数等于该方向的速度2 、对势流而言，在单连通域中任意位置的速度环量等于0。边界层 ：在大雷诺数下紧靠物体表面流速从零急剧增加到与来流速度相同数量级的薄层。特征 ： 1 、与物体的长度相比，边界层

10、的厚度很小2、边界层内沿边界层厚度方向的速度变化非常急剧，速度梯度很大3、边界层沿着流体流动的方向逐渐增厚4、边界层中各截面上压强等于同一截面边界层外边界山过的压强5、 边界层内粘性力和惯性力是一个数量级6、边界层内流体也有两种流态。边界层名义厚度 ：流速自壁面到速度不再改变时的距离。排挤厚度 ：当理想流体流过壁面时，它的流线应与壁面平行，但实际流体流过壁面时，黏性作用使边界层内的速度降低， 要达到边界层外边界上势流的来流速度， 必然要使势流的流线向外移动的距离。动量损失厚度 ： 边界层内因黏性的影响而减少的动量用以理想流体的速度流过某层厚度为 d 的流体动量代替，这里的 d 为动量损失厚度。

11、边界层分离： 在物体表面附近出现与主流方向相反的回流， 又称为边界层的脱体， 分离点称为脱体点。绕流阻力 ：分为两部分： 1 、由于流体的黏性在物体表面上作用着切向应力，由此产生的摩擦阻力 2 、由于边界层分离，物体前后产生压力差而产生的阻力，称为压差阻力。声速 ：微弱扰动波传播速度的统称。马赫数 ：气体在某点的流速与当地声速之比。速度系数：气流速度与临界声速之比。滞止状态： 如果按照一定的过程将气流速度滞止到零，这时的参数称为滞止参数。 与气体的实际流动过程无关。临界状态 ： 当气流速度由小变大和当地声速由大变小的过程中， 必定会出现气流速度恰好等于当地声速的状态。极限状态 ： 绝能流随着气体的膨胀、加速、 分子无规则运动的动能全部转换成宏观运动的动能。激波：使流动参数发生突跃变化的强压缩波。波阻：由激波而引起的阻力（超声速气体绕流物体时，气体经过激波后，速度降低、动量减少、熵值增加，此时作用在气流上的阻力）喷管：使高温高压气体的热能经降压加速转换为高速气流的动能。扩压器 ：通过减速增压使超声速气流的动能转换为气体的压强势能和内能。壅塞： 因为极限管长处的气流速度已达到声速，密流已达到最大值， 但大于极限管长的管段的摩擦作用将使气流的总压继续降低， 原先在极限管长时能够通过的流量， 这时不能通过，发生壅塞。射流结构要素 ：结构特征、几何特征、运动特征、动力特征。