流体的知识
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第1章 绪 论 本章首先引入流体的连续性假设,然后介绍流体的流动性、粘性、可压缩性等物理性质以及作用在流体上的力。
1.1流体力学的研究对象及意义 在一定的外界条件下,根据组成物质的分子间距离和相互作用力强弱的不同,将物质划分为固体、液体和气体,而根据物质的受力和运动特性的不同,物质又可划分为固体和流体。流体包括液体和气体。
固体既能承受法向力(包括压力和拉力),又能承受切向力,在弹性范围内作用力使固体产生有限的变形,作用力消失,变形消失,固体恢复到原来的形状;流体只能承受压力,不能承受拉力,在静止流体中只要有切向力的作用,不管它多么小,在足够大的时间内流体将产生连续不断的变形。这种变形就是我们所说的流动。
因此,也称能流动的物质为流体。水、空气、酒精、滑油等是常见的流体。
流体力学是力学的一个分支,属于宏观力学。它的主要任务是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用。
有些物质具有流体和固体的双重特性。例如我们熟知的沥青,块状沥青表现为固体,而经长时间载荷作用下的沥青又具有流体的特性。
又如面条也有固体和流体的双重特性,我们把这类物体统称为粘弹性流体。流体力学不讨论这种具有双重性的物质,只讨论像水、空气这样的“纯粹流体”。
液体和气体虽同为流体,具有共性,但又各有特性。液体虽无一定的形状,但具有一定的体积,不易被压缩,在于气体的交界面上存在自由表面;气体既没有一定的形状,也没有一定的体积,易于被压缩,不存在自由表面。
液体和气体的特性决定了各自需要研究的特殊问题。以液体为主要研究对象的力学称为水动力学(Hydrodynamics),以空气为主要研究对象的力学称为水动力学(Aerodynamics),两者结合起来统称为流体力学(Fluid Mechanics)。
例如,由于液体存在自由表面,舰船在水面上航行时会引起船波,需要研究波浪问题而不计压缩性,如果舰船在汹涌起伏的水面上(波浪中)航行,还会发生摇摆和击水等现象;由于气体的易压缩性,飞机、导弹等在空中高速航行时要考虑压缩性和冲击波等问题问题。但是,如果研究距水面较远的深水问题,水面的影响可不予考虑,而研究低速流动的空气时,也可以不考虑压缩性,这时,水和空气遵循大致相同的运动规律。
例如,空气中的气球和深水下的水雷,空气中的飞船和水下的水滴形潜艇等等的受力情况是类似的。 流体力学广泛应用于航空、船舶、水利、交通、石油、能源、建筑、机械、采矿、冶金、化工等各个领域。
可以说,目前已很难找到一个领域与流体力学没有或多或少的联系。在船舶与海洋工程领域中,船舶与下水运载器的外形设计、稳性、操纵性、快速性、耐波性、抨击、海洋结构物的设计、海浪与海流的描述以及海洋能的开发和利用等基本问题都向流体力学提出了广泛的研究课题。
在海岸与港口航道工程中,避风港湾、护岸提坝以及内河航道的设计等都需要流体力学知识。在水利工程中,大型水利枢纽、水库、水力发电站的设计和建造、洪峰预测、河流泥沙等问题都是与流体力学紧密联系在一起的。
可见流体力学在人们生产和生活中占有重要的地位。就船舶与海洋工程领域而言,流体力学作为一门专业基础科学,在推动造船工程技术的发展,开发研制低消耗、高效能舰船的过程中起着非常重要的作用。
流体力学是一门古老而富有活力的学科,至今已经历了两千多年的历史。流体力学的发展演变过程大体上经历了四个阶段。
(1)静力学(Hydrostatics):这一阶段以公元两千多年前Archimedes(B.C.278—212)关于浮力和Pascal(1623—1662)关于静水压力的研究为代表。至今还流传着Archimedes利用浮力原理解决皇冠掺银问题的故事。
(2)理想流体力学(Ideal Fluid Mechanics):从十七世纪开始一些卓越的数学家从数学的角度出发不计流体的粘性、压缩性和表面张力研究流体的运动,形成了流体力学学科的雏形——理想流体力学(Hydrodynamics,Hydraulics),这一阶段以伯努利(Bernoulli)(1700—1782)、欧拉(Euler)(1707—1783)和Largrange的工作最具代表性。但由于忽略粘性,导致了绕流物体阻力为零的佯缪(Paradox)。
(3)流体动力学(Fluid Dynamics):这一阶段研究的特征是理论与实验的结合。十八世纪突出的成就是由Navier、Hargen、Poiseuille、Stokes等人创立了粘性流体力学。
进入十九世纪在理论研究遇到困难的情况下开始主要依赖于实验,由Reynolds、Froude、Rayleigh等人创立了相似理论,奠定了实验流体力学(Experimental Fluid Mechanics)的基础。随着Helmholyz、Thomson等人关于旋涡运动的几个实验的提出,流体力学的体系逐步趋于完善,也正是这一时期,流体力学与航空、造船等工程实际的联系更紧密了,做出重要贡献的学者还有儒可夫斯基(Joukowski)、库塔(Kutta)等人。
自二十世纪初由Plandtl创立了边界层理论以及随着湍流理论的出现流体力学进入了与工程实际相结合的蓬勃发展的时期,因此Plandtl和Von Karmann也成为了近代流体力学的奠基人。在我国著名的力学家周培源、钱学森和郭永。
2.流体是什么专业啊
流体是液体和气体的总称,因为易流动称为流体。
各行各业都离不开流体,所以大学里的除文史经管外外,绝大多数专业都设有《流体力学》课程。当然,水利、航天航空、航海航运、石油等需要的流体力学知识就更多了。
《流体力学》研究流体的平衡和运动的规律以及在工程中的应用。如流体对运动物体的阻力如何计算?汽车、飞机外形应该是什么形状阻力才最小?水库中的水对大坝有多大的压力,大坝为什么为渗水,渗水流量如何计算?自来水厂的水如何到千家万户?管路应如何设计?各种水力机械、气动机械的原理,如何制造,如何使用?。
3.流体力学学什么
总体来说,是学习有关流体在静止状态下的静力学知识或有关运动下的动力学知识,以及相关工程应用的知识。
具体说起来,主要的基本知识有:
1)流体的特性,如粘性、压缩性等。
2)流体静止时表现出来的力学性质,如压差方程、平衡微分方程、压强的计算等。
3)流体运动时表现出来的运动与力学的性质,如流线方程、迹线方程,伯努利能量方程,N-S动力学方程等,动量方程,动量矩方程。
4)流体在静止和运动时对物体的作用力的规律及其在工程上的应用,如静止流体对平面或曲面或物体作用力的计算,运动流体对平面或曲面或物体作用力(或力矩)的计算,或在飞机、火车、汽车等工业上的应用。
5)量纲理论,如量纲同一性定律,π定律等。
6)其它,如计算流体力学等
4.流体静力学原理的内容是什么
流体静力学是研究流体在外力作用下处于平衡的规律的科学。
流体静力学主要研究下列基本问题:静止液体内的压力(压强)分布,压力对器壁的作用,分布在平面或曲面上的压力的合力及其作用点,物体受到的浮力和浮力的作用点,浮体的稳定性以及静止气体的压力分布、密度分布和温度分布等。从广义上说,流体静力学还包括流体处于相对静止的情形,例如盛有液体的容器绕一垂直轴线做匀速旋转时的自由表面为旋转抛物面就是一例。
人们在航空飞行,设计水坝、闸门等许多水工结构以及液压驱动装置和高压容器时,都需要应用流体静力学的知识。
5.化工原理最基本的知识点和问题有哪些
化工原理最基本的知识点和问题有哪些
一、压强
1、单位之间的换算关系:
221101.3310330/10.
2、压力的表示
(1)绝压:以绝对真空为基准的压力实际数值称为绝对压强(简称绝压),是流体的真实压强。
(2)表压:从压力表上测得的压力,反映表内压力比表外大气压高出的值。
表压=绝压-大气压
(3)真空度:从真空表上测得的压力,反映表内压力比表外大气压低多少。
6.求液体压强知识点
液体压强液体压强液体容器底、内壁、内部的压强称为液体压强,简称液压。
物体受到力的作用产生压力,而只要某物体对另一物体表面有压力,就存在压强,同理,水由于受到重力作用对容器底部有压力,因此水对容器底部存在压强。液体具有流动性,对容器壁有压力,因此液体对容器壁也存在压强。
在初中阶段,液体压强原理可表述为:“液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增大,同种液体在同一深度的各处,各个方向的压强大小相等;不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。”一、同种液体1、向各个方向都有压强2、同一深度处,压强一致3、深度越深,压强越大二、不同液体同一深度,密度越大,压强越大公式:p=ρgh 式中g=9.8N/kg 或g=10N/kg, h的单位是m , ρ的单位是kg/m3 , 压强p的单位是Pa.。
如果题中没有明确提出g等于几,应用g=9.8N/kg,再就是题后边基本上都有括号,括号的内容就是g和ρ的值。1.液体压强产生的原因是由于液体受重力的作用。
若液体在失重的情况下,将无压强可言。2.由于液体具有流动性,它所产生的压强具有如下几个特点(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强。
固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直。(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等。
(3)计算液体压强的公式是P=ρgh。可见,液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。
(4)密闭容器内的液体能把它受到的压强按原来的大小向各个方向传递。3.容器底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等。
容器底部受到液体的压力F=PS=ρghS,其中“h、S”底面积为S,高度为h的液柱的体积,“ρghS”是这一液柱的重力。因为液体有可能倾斜放置。
所以,容器底部受到的压力其大小可能等于,也可能大于或小于液体本身的重力。液U形管压强计体压强的测量液体压强的测量的仪器叫U形管压强计,利用液体压强公式P=phg,h为两液面的高度差,计算液面差产生的压强就等于液体内部压强大气压强:(1)大气压的存在:【例1】用吸管吸饮料【例2】吸盘贴在光滑的墙壁上不脱落(2)产生原因:空气受到重力作用,而且空气具有流动性,因此空气内部向各个方向都有压强,这个压强就叫大气压强。
(3)马德堡半球实验:有力地证明了①大气压的存在②大气压很大。(4)托里拆利实验:在长约1m,一段封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中。
放开手指,管内水银下降到一定程度时就不再下降,这时管内外水银高度差约为760mm,把玻璃管倾斜,则水银柱的长度变长,但水银柱的高度,即玻璃管内外水银面的高度差不变。测量结果表明这个高度是由当时的大气压的大小和水银的密度所共同决定的,与玻璃管的粗细、形状、长度(足够长的玻璃管)无关。
公式推导:压强公式均可由基础公式:p=F/S推导p液=F/S=G/S=mg/S=ρ液Vg/S=ρ液Shg/S=ρ液hg=ρ液gh F=ρ液gv排由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就同时知道了在这一深度处液体向各个方向的压强。这个公式定量地给出了液体内部压强地规律。
深度是指点到自由液面的距离,液体的压强只与深度和液体的密度有关,与液体的质量无关。
7.流体速记心得怎么写啊
水处理构筑物的尺寸确定,如容积,深度,水在构筑物内的停留时间都要用到流体力学;
水的抽升、输送、水泵流量、扬程的确定,水处理构筑物上的进、出水渠,进出口,水量的分配、收集也都要用到流体力学;
水处理的絮凝池中流体的涡漩产生,水流的水力梯度都对絮凝效果有重大影响需要用到流体力学知识去解决;
水处理的沉淀池中水的停留时间,沉淀效率,进出水流影响与改善也要流体力学;
过滤、渗透、反渗透以及滤池反冲洗的均匀配水设计也要用到流体力学;
水的冷却和冷却水处理,淋水,通风也有很多流体力学问题;
水处理厂中许多量测仪器也都是根据流体力学原理制作的;
也可以谈谈流体力学与固体力学的异同和特点,如比较一下流体变形与固体有何不同,压力传递有何不同,应力与应变二者有何相同与不同?挑自己最懂的写写呗~~~~
这个貌似也不难~