1、1 工程流体力学 总复习 2 第一章绪论 一 连续介质的概念二 液体的主要物理性质 1 惯性 质量 密度 2 易流动性 压缩性与表面张力特性 3 粘性 牛顿内摩擦定律三 理想流体与实际流体模型四 作用在液体上的力质量力 表面力 3 第二章流体静力学 一 静压强的特性 1 垂直指向受压面 2 在同一点各方向的静压强大小与受压面方位无关 二 液体平衡微分方程 综合式 积分式 4 等压面 等压面的性质 1 等压面为等势面 2 等压面与质量力正交 等压面是水平面的条件 1 单一重力 2 同一介质 3 连续 5 2 基本概念 位置水头 压强水头 测压管水头绝对压强 相对压强 真空压强 三 重力作用下静水
2、压强的分布规律 1 静力学基本方程 6 绘制原则 找已知点压强 根据静压强基本公式计算点压强 依据静压强的两个特性绘图 绘制要求 表示出压强的方向 特性1 表示出压强的大小 特性2 定性画 举例 3 静压强分布图 7 四 点压强的计算 1 找已知点压强 2 找出等压面 3 由静压强基本方程逐步推求未知点压强 8 1 作用在平面上的静水总压力大小 2 压力中心 作用点 3 方向 垂直指向受压面 五 作用在平面上的静水总压力 9 1 水平分力 2 垂直分力 3 总压力 4 总压力作用线的方向 五 作用在曲面上的静水总压力 10 关键 压力体画法 以曲面为底面 向自由液面 自由液面延长面 投影 曲面
3、 铅锤面 自由液面所包围的水体为压力体 压力体与水在同一侧为实压力体 铅锤分力方向向下 反之 为虚压力体 铅锤分力方向向上 11 第三章流体运动学 一 描述液体运动的两种方法 拉格朗日法 欧拉法 12 迁移加速度 由流速不均匀性引起 由流速不恒定性引起 加速度分量形式 时间加速度 13 二 欧拉法的基本概念 迹线和流线恒定流 非恒定流均匀流 非均匀流 渐变流 急变流 流管 元流 总流和过流断面流量和断面平均流速一元流 二元流和三元流 14 或 三 连续性微分方程 15 能量方程 实际液体恒定总流的能量方程 理想流体元流能量方程 实际流体元流能量方程 第四章流体动力学 16 例题1 如图示 有一
4、供水系统 集水井水面与水池水面高差z 8m 水泵的扬程H 15m 水泵吸水管 压水管d 0 2m 管路总的水头损失 为管中断面平均流速 求供水流量Q 17 恒定总流的动量方程 表面力 质量力 固体边界的反作用力 该方程是矢量方程 应用时一般都要写成分量形式 一定是输出的动量减去输入的动量 18 应用举例 19 一 液体流动的两种型态 液体质点互不混掺 做有条不紊的直线运动 1 层流 形成涡体 液体质点脉动 互相掺混 2 紊流 3 流态的判别 雷诺数 表示惯性力与粘滞力的对比关系 圆管 非圆形断面的管道或渠道 第五章流动阻力与能量损失 20 二 水头损失 三 沿程水头损失的计算公式 1 均匀流基
5、本方程 2 圆管过水断面上切应力的分布 水力半径 21 四 圆管中的层流运动 圆管层流中流速为抛物型分布 旋转抛物面 22 2 紊流切应力 牛顿粘滞切应力 紊流附加切应力 五 紊流的特征 1 紊流中运动要素的脉动 瞬时流速 时均流速 脉动流速 23 3 粘性底层 紊流中 在固体边界处 粘滞力起主要作用 靠近固体边界处流体作层流运动 这层流体叫做粘性底层 厚度 0 粘性底层的厚度很薄 一般为十分之几毫米 粘性底层在流体力学研究中有非常重要的意义 l与雷诺数 沿程阻力系数 管径有关 24 4 紊流分区 水力光滑管区 过渡区 水力粗糙管区 水力光滑管 水力粗糙管不是一成不变的 25 抛物型分布 对数
6、分布 5 圆管紊流流速分布 紊流流速分布均匀化了 所以 工程上动能修正系数 动量修正系数 26 六 尼古拉兹试验 的变化规律 27 沿程损失系数的五个分区 1 I区 Re 2300 层流区 f Re 64 Re hf v2 II区 Re 2300 4000 层流到紊流过渡区 f Re 3 III区 4000 Re 105 紊流水力光滑区 f Re 4 IV区 过渡粗糙区 f Re 5 V区 紊流水力粗糙管区 f 阻力平方区 28 七 明渠沿程水头损失计算公式 经验公式 2 谢才系数C 采用经验公式计算C时 只适用于阻力平方区 水力半径以米计 曼宁公式 巴氏公式 1 谢才公式 29 十一 局部水
7、头损失的计算 计算局部水头损失的公式 突然放大 淹没出流 30 第七章孔口 管嘴与有压管流 一 孔口出流 薄壁孔口与厚壁孔口 小孔口 大孔口 自由出流 淹没出流 恒定出流 非恒定出流 孔口的分类 31 2 孔口出流水力特征 32 二 管嘴出流 2 外延管嘴工作条件 收缩断面真空压强 1 管嘴出流水力特征 33 管流的分类 长管 短管 简单管路 复杂管路 串联管路 并联管路 沿程途泄 管网 1 概述 三 管路的水力计算 34 2 短管的水力计算 1 短管的所有公式都不用记忆 可列能量方程推导 要点 2 不要丢掉任一个局部水头损失 流量公式 流量系数 35 规律 1 总水头线沿程总是下降的 2 测
8、压管水头线总是在总水头线的下方 3 测压管水头线沿程可升可降 视断面大小 4 均匀管道测压管水头线与总水头线平行 测压管水头线与总水头线的画法 36 例2 水泵的水力计算离心水泵 Q 0 02m3 s 管长允许吸水真空压强 安装高度试 校核水泵的安装高度是否合理 求最大安装高度 37 3 长管的水力计算 1 简单管路 阻力平方区 过渡区或光滑区 比阻 修正系数 查表 38 2 复杂管路 1 串联管路 2 并联管路 节点流量 39 第八章明渠恒定流 明渠的分类 棱柱型渠道 非棱柱型渠道 1 按纵向几何条件划分 梯形渠道 3 按底坡分类 顺坡 正底坡 i 0 平坡 平底坡 i 0 逆坡 反坡 i
9、0 2 按横向几何条件划分 矩形渠道 40 1 底坡线 水面线 总水头线三线平行 一 明渠恒定均匀流的水力特征 2 水深 过流断面平均流速及流速分布等水力要素沿程不变 3 水体重力沿水流方向的分力 渠道对水流的摩阻力 一 明渠恒定均匀流 41 二 明渠均匀流动的形成条件 1 恒定流 沿程无流量的流入或流出 2 长 直的棱柱型渠道 n沿程不变 3 i 0 顺坡渠道 运动条件 几何条件 动力条件 42 三 明渠均匀流的基本公式 C 谢才系数 动力方程 连续性方程 流量模数 曼宁公式 巴氏公式 43 1 水力最优断面 定义 过流断面的面积 糙率 底坡一定 通过的流量最大的断面形状与尺寸 梯形断面最佳
10、宽深比 水力最优不一定工程最优 四 水力最优断面 44 一 流动类型及判别标准 二 明渠恒定非均匀流 45 二 断面单位能量 断面比能 临界水深与临界流方程 矩形渠道临界水深 普通形式 46 第九章堰流 一 堰的分类 1 按 H大小 薄壁堰 实用堰 淹没出流 宽顶堰 2 按水流形态 自由出流 47 二 堰流基本公式 三 宽顶堰自由出流水力特征 水面两次跌落 堰顶水流为急流 48 三 宽顶堰淹没出流及淹没过程 三 宽顶堰淹没出流判别标准 必要条件 充分条件 49 第十章渗流 第六章量纲分析与相似原理 不列为考试内容 50 考试时间 12 14答疑时间 下周一 上午 考试中 诚实守信 严禁作弊行为 Stayhungry stayfoolish 51 感谢大家这一学期对老师工作的支持和配合祝大家 考试顺利学业有成 失败只有一种 那就是放弃努力 Fanjuan
