竭诚为您提供优质文档/双击可除流体力学学习心得篇一:我对流体力学的认识我对流体力学的认识摘要:通过对流体力学这门课程的学习,我了解了流体力学的相关知识,包括:概念,基本假设,研究方法,未来展望等。
关键字:流体力学概述基本假设研究方法流体力学概述流体力学是研究流体的平衡和流体的机械运动规律及其在工程实际中应用的一门学科。
是力学的一个重要分支,它主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。
在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。
流体力学中研究得最多的流体是水和空气。
它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律,常常还要用到热力学知识,有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。
1738年伯努利出版他的专著时,首先采用了水动力学这个名词并作为书名;1880年前后出现了空气动力学这个名词;1935年以后,人们概括了这两方面的知识,建立了统一的体系,统称为流体力学。
除水和空气以外,流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。
气象、水利的研究,船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行,可燃气体或炸药的爆炸,以及天体物理的若干问题等等,都广泛地用到流体力学知识。
许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导,同时也促进了它不断地发展。
1950年后,电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动。
流体力学的基本假设流体力学有一些基本假设,基本假设以方程的形式表示。
流体力学假设所有流体满足以下的假设:(1)质量守恒(2)动量守恒(3)连续体假设在流体力学中常会假设流体是不可压缩流体,也就是流体的密度为一定值。
液体可以算是不可压缩流体,气体则不是。
有时也会假设流体的黏度为零,此时流体即为非粘性流体。
气体常常可视为非粘性流体。
若流体黏度不为零,而且流体被容器包围(如管子),则在边界处流体的速度为零。
流体力学既包含自然科学的基础理论,又涉及工程技术科学方面的应用。
此外,如从流体作用力的角度,则可分为流体静力学、流体运动学和流体动力学;从对不同“力学模型”的研究来分,则有理想流体动力学、粘性流体动力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学和非牛顿流体力学等。
流体力学的研究方法进行流体力学的研究可以分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四个方面:现场观测是对自然界固有的流动现象或已有工程的全尺寸流动现象,利用各种仪器进行系统观测,从而总结出流体运动的规律,并借以预测流动现象的演变。
过去对天气的观测和预报,基本上就是这样进行的。
解决流体力学问题时,现场观测、实验室模拟、理论分析和数值计算几方面是相辅相成的。
实验需要理论指导,才能从分散的、表面上无联系的现象和实验数据中得出规律性的结论。
反之,理论分析和数值计算也要依靠现场观测和实验室模拟给出物理图案或数据,以建立流动的力学模型和数学模式;最后,还须依靠实验来检验这些模型和模式的完善程度。
此外,实际流动往往异常复杂(例如湍流),理论分析和数值计算会遇到巨大的数学和计算方面的困难,得不到具体结果,只能通过现场观测和实验室模拟进行研究。
流体力学的展望从阿基米德到现在的二千多年,特别是从20世纪以来,流体力学已发展成为基础科学体系的一部分,同时又在工业、农业、交通运输、天文学、地学、生物学、医学等方面得到广泛应用。
今后,人们一方面将根据工程技术方面的需要进行流体力学应用性的研究,另一方面将更深入地开展基础研究以探求流体的复杂流动规律和机理。
后一方面主要包括:通过湍流的理论和实验研究,了解其结构并建立计算模式;多相流动;流体和结构物的相互作用;边界层流动和分离;生物地学和环境流体流动等问题;有关各种实验设备和仪器等。
心得流体力学培养具有宽广的基础知识、适应性强的工程类专业人才,必须加强数学、物理、力学、计算机以及外语等基础知识的教育。
同理论力学和材料力学一样,流体力学也是力学的一个重要分支,是一门重要的技术基础课程。
它以流体(包括气体和液体)为研究对象,研究流体宏观的平衡和运动规律,流体与固体壁面之间的相互作用规律,以及这些规律在工程实际中的应用。
流体力学的基础性很强,应用也十分广泛。
它的研究领域随着生产的发展,科学的进步在不断地更新、深化和扩大,到目前为止可以说已渗透到国民经济和社会生产的各个领域。
流体力学是与我国四化建设和人民的生活息息相关的。
例如研究大气和海洋的运动,使我们可以分析厄尔尼诺和拉尼娜现象产生的原因,做好天气预报和海情预报,以便为农业渔业,航空业、国防和人民服务,做好防灾减灾的准备工作:研究各种空间飞行物如飞机、人造卫星、导弹、炮弹和各种水上水下运动物体的运动,可以了解它们的空气和水动力性能,以便获得阻力小、稳定性高的最佳物体外形,此外,油田油气的,地下水的利用等无不与流体力学密切相关。
以高精尖的电子产品为例,如计算机、电视机、电冰箱等都会涉及到通风、冷却、制冷等流体力学问题。
我们不仅在后续的专业课程学习中要用到流体力学的知识,更重要的是它可作为在今后的工作岗位上学习新知识的理论基础。
参考文献:李玉柱苑明顺编《流体力学》高等教育出版社1997周谟仁主编《流体力学泵与风机》中国建筑工业出版1979篇二:流体力学重点概念总结(可直接打印版)第一章绪论表面力:又称面积力,是毗邻流体或其它物体,作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于:1.流体本身的物理性质(内因)2.作用在流体上的力(外因)牛顿通过著名的平板实验,说明了流体的粘滞性,提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关,与接触面上的压力无关。
动力粘度?:反映流体粘滞性大小的系数,单位:n?s/m2 运动粘度?:ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力,它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向,即垂直于作用面,并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关,即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程:p=po+pgh等压面:压强相等的空间点构成的面绝对压强:以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强pabs相对压强:以当地大气压为基准起算的压强pp=pabs—pa(当地大气压)真空度:绝对压强不足当地大气压的差值,即相对压强的负值pvpv=pa-pabs=-p测压管水头:是单位重量液体具有的总势能基本问题:1、求流体内某点的压强值:p=p0+γh;2、求压强差:p–p0=γh;3、求液位高:h=(p-p0)/γ平面上的净水总压力:潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力p,大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
注意:只要平面面积与形心深度不变:1.面积上的总压力就与平面倾角?无关;2.压心的位置与受压面倾角?无直接关系,是通过yc 表现的;3.压心总是在形心之下,在受压面位置为水平放置时,压心与形心重合。
作用在曲面壁上的总压力—水平分力作用于曲面上的静水总压力p的水平分力px等于作用于该曲面的在铅直投影面上的的投影(矩形平面)上的静水总压力,方向水平指向受力面,作用线通过面积Az的压强分布图体积的形心。
作用在曲面壁上的总压力—垂直分力作用于曲面上的静水总压力p的铅垂分力pz等于该曲面上的压力体所包含的液体重,其作用线通过压力体的重心,方向铅垂指向受力面。
帕斯卡原理:静止不可压缩流体内任意一点的压强变化等值传递到流体内的其他各点;重力场中静止流体等压面的特点(1)静止、同一水平面;(2)质量力仅有重力;(3)连通;(4)连通的介质为同一均质流;第三章流体运动学拉格朗日方法:是以流场中每一流体质点作为描述对象的方法,它以流体个别质点随时间的运动为基础,通过综合足够多的质点(即质点系)运动来确定整个流体的流动。
----质点系法欧拉法:是以流体质点流经流场中各空间点的运动即以流场作为描述对象研究流动的方法——流场法。
流体质点的加速度(流速对时间求导)有两部分组成:1)时变加速度(当地加速度)——流动过程中流场由于速度随时间变化而引起的加速度;2)位变加速度(迁移加速度)——流动过程中流场中速度分布不均,因位置变化而引起的加速度。
流线流线的定义:是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速方向重合。
流线的性质:a、同一时刻的不同流线,不能相交。
b、流线不能是折线,而是一条光滑的曲线。
c、流线簇的疏密反映了速度的大小迹线迹线的定义:是指某一质点在某一时段内的运动轨迹线。
层流与紊流层流:亦称片流,是指流体质点不互相混杂,流体质点作有条不紊的有序的直线运动。
层流特点(1)有序性。
(2)水头损失与流速的一次方成正比hf=kv。
(3)在流速较小且雷诺数Re较小时发生。
(4)层流遵循牛顿内摩擦定律,粘性抑制或约束质点作横向运动。
紊流:是指随流速增大,流层逐渐不稳定,质点相互混掺,流体质点沿很不规则无序的路径运动。
紊流特点:①无序性、随机性、有旋性、混合性。
②在圆管流中水头损失与流速的1.75~2次方成正比。
hf=kv1.75~2③在流速较大(雷诺数较大)时发生。
4紊流发生是受粘性和紊动共同作用的结果有压流与无压流(1)有压流:流体充满整个流动空间,在压力作用下的流动。
(2)无压流:流体具有与大气相接触的自由表面(未充满整个流动空间),在重力作用下的流动。
(3)满流:流体充满整个流动空间。
(4)非满流:流体为充满整个流动空间。
有旋流和无旋流有旋流:亦称“涡流”。
流体质点(微团)在运动中不仅发生平动(或形变),而且绕着自身的瞬时轴线作旋转运动。
无旋流:亦称“势流”、“有势流”。
流体在运动中,它的微小单元只有平动或变形,但不发生旋转运动,即流体质点不绕其自身任意轴转动。
恒定流与非恒定流恒定流:是指流场中的流体流动,空间点上各水力运动要素均不随时间而变化。
严格的恒定流只可能发生在层流,在紊流中,由于流动的无序,其实流速或压强总有脉动,但若取时间平均流速(时均流速)非恒定流:是指流场中的流体流动,空间点上各水力运动要素均随时间的变化而变化。
在非恒定流情况下,流线的位置随时间而变;流线与迹线不重合。
在恒定流情况下,流线的位置不随时间而变,且与迹线重合。
均匀流与非均匀流均匀流——迁移加速度为0均匀流中各过水断面上的流速分布图沿程不变,过水断面是平面,沿程各过水断面的形状和大小都保持一样。
例:等直径直管中的液流或者断面形状和水深不变的长直渠道中的水流都是均匀流。