1、工程流體力學知識點總結主講人：朱華玲工作室：M2502 電 話qq：81016450310/10/第1頁考試題型一 填空題 10*2分=20分；二 選擇題 10*2分=20分；三 計算題 4題，共40分；四 敘述題 2題，每小題10分，共20分。10/10/第2頁第二章 流體主要物理性質一、流體概念1、流體：由極其微小、在空間僅占有點位置質點所組成微團組成、連續、易于流動介質。2、特征：易流性；只承受壓力，不能承受切應力；沒有固定形狀，其形狀取決于容器形狀。3、流體液體：分子間距小，含有微小壓縮性；氣體：分子間距大，含有很大壓縮性。10/10/第3頁第二章 流體主要物

2、理性質二、流體密度與壓縮性 1、密度 單位體積內流體所含有質量。均質流體式中 流體密度（kg/m ）； 4時水密度（kg/m ）。2、相對密度10/10/第4頁第二章 流體主要物理性質3 、重度 單位體積內流體所含有重量。4 、 體積彈性模量 V一定，在一樣p下， K 越大, V 越小, 說明K 越大，液體抗壓能力越強.說明：因為壓強增大，體積縮小，p與V 改變趨勢相反，為確保K為正值，故加有符號。10/10/第5頁第二章 流體主要物理性質三、流體粘性1、流體粘性 液體在外力作用下流動（或有流動趨勢）時，其內部因相對運動而產生內摩擦力性質。 靜止液體不展現粘性。2、牛頓內摩擦定律: 流體流動時

3、，阻滯剪切變形內摩擦力與流體運動速度梯度成正比，與接觸面積成正比，與流體性質相關，與流體內壓力無關。單位面積上切應力式中：-百分比常數-動力粘度10/10/第6頁第二章 流體主要物理性質 3、粘性表示方法及其單位（1）動力粘度 （2）運動粘度國際單位制中單位：m2/s 慣用非法定單位： 1 m2/s = 104 St (cm2/s) = 106 cSt (mm2/s)由牛頓內摩擦定律動力粘度表示單位速度梯度下流體內摩擦應力大小 。國際單位制中慣用單位： 或是10/10/第7頁第二章 流體主要物理性質恩氏粘度與運動粘度換算關系4、液體粘度將隨壓力和溫度改變發生對應改變。 （1）流體產生粘性主要原

4、因液體：分子內聚力；氣體分子作熱運動，流層之間分子熱交換頻繁。 （2）壓力影響 在高壓下，液體粘度隨壓力升高而增大；常壓下，壓力對流體粘性影響較小，可忽略。（3）恩氏粘度注意: 2時，使用該公式。當沒有約束條件時為7.13。恩氏粘度是無量綱數。10/10/第8頁第二章 流體主要物理性質液體：溫度升高，粘度降低；氣體：溫度升高，粘度增大。（3）溫度影響5、實際流體和理想流體實際流體（粘性流體）： 含有粘性流體稱實際流體。理想流體 ： 假想沒有粘性流體。10/10/第9頁流體靜力學1 、液體靜壓強含有兩個主要特征：1)液體靜壓強方向總是指向作用面內法線方向。2)靜止液體內任一點靜壓力在各個方向上都

5、相等。證：四面體上法向表面力10/10/第10頁流體靜力學投影式：由有：整理得：四面體上質量力：10/10/第11頁流體靜力學同理：即： 2 、靜止流體平衡微分方程式研究流體在質量力和表面力作用下力平衡關系（1）、平衡微分方程式設微小六面體中心點a ,其靜壓強為p(x,y,z)10/10/第12頁流體靜力學x方向平衡方程式 化簡得同除以 同理得歐拉平衡方程10/10/第13頁流體靜力學3 、重力場中靜止流體壓強分布（1）、不可壓縮流體靜壓強基本公式重力場中平衡流體中流體靜壓力只是高度連續函數。重力場中歐拉平衡方程形式為 10/10/第14頁流體靜力學對于不可壓縮流體 ，對上式在流體連續區域內進

6、行積分，可得：該式為重力場中不可壓縮流體靜壓強基本方程式。積分常數C能夠由平衡液體自由表面邊界條件確定：10/10/第15頁流體靜力學這就是不可壓縮流體靜壓強分布規律。（重點）靜止流場中壓強分布規律既適合用于理想流體，也適合用于粘性流體所以即流體靜壓強基本方程式表明：重力作用下靜止液體中，任一點靜壓強由自由表面上壓強和單位面積液柱重量所組成。靜止液體自由表面上表面壓力均勻傳遞到液體內各點（這就是著名帕斯卡定律，如水壓機、油壓千斤頂等機械就是應用這個定律制成）。淹深10/10/第16頁流體靜力學靜止液體內不一樣位置處流體靜壓力數值不一樣， 但其數值之間存在以下關系。（2）、流體靜壓強基本方程式物

7、理意義（由上式） 在平衡流體內部，位置勢能和壓力勢能能夠相互轉化，不過總能量保持恒定。 流體靜壓強基本方程式意義就是平衡流體中總能量是一定。這也是能量守衡與轉化定律在平衡流體中表達。位置勢能壓力勢能10/10/第17頁流體靜力學4、靜壓強表示方法及其單位（1）、表示方法： 大氣壓強-標準狀態下，海平面上大氣所產生壓強。 絕對壓強-以絕對真空作為基準所表示壓強； 相對壓強-以當地大氣壓強作為基準所表示壓強。多 數測壓儀表所測得壓強是相對壓強，故相 對壓力也稱表壓強。 真空度-負相對壓強。（2）、四種壓力關系： 絕對壓強=相對壓強+大氣壓強 真空度=大氣壓強-絕對壓強10/10/第18頁流體靜力學

8、pOp=0ppaP，粗糙度被層流邊層淹沒；（重點）水力粗糙管： 時，保持在0.8左右。 短孔加工比比薄壁小孔輕易，所以尤其適合于作固定節流器使用。式中：v1可忽略 ，代入。整理：流經短孔流量計算式：10/10/第72頁孔口流動三、細長孔式中：液體流經細長孔流量和孔前后壓差p成正比；流量和液體粘度成反比。所以流量受液體溫度改變影響較大。 液體流經細長小孔時，普通都是層流狀態，所以可直接應用前面已導出圓管層流流量公式：10/10/第73頁液壓沖擊和氣穴現象一.液壓沖擊定義：在液壓系統中，因為某種原因引發液體中產 生急劇交替壓力升降阻力波動過程。危害：出現沖擊時，液體中瞬時峰值壓力往往比 正常工作壓

9、力高好幾倍，它不但會損壞密封 裝置、管道和液壓元件，而且還會引發振動 與噪聲；有時使一些壓力控制液壓元件產 生誤動作，造成事故。原因：流道突然堵塞或截斷。10/10/第74頁液壓沖擊(一) 液壓沖擊物理過程 若將閥門突然關閉，則緊靠閥門這部分液體立刻停頓運動，液體動能瞬時轉變為壓力能，接著后面液體依次停頓運動，依次將動能轉變為壓力能，并以一定速度由閥門處回傳到管頭處，使全管壓力升高，在管道內形成壓力升高波；管內液體受力不平衡，使液體倒流，管內液體壓力逐段降低，形成壓力衰減波。 若整個過程中無能量損失，則沖擊波將永遠連續下去。“水錘”10/10/第75頁液壓沖擊(二)減小液壓沖擊辦法適當加大管徑

10、，限制管道流速，普通在液壓系統中把速度控制在4.5m/s以內，使prmax不超出5MPa就能夠認為是安全；正確設計閥口或設置制動裝置，使運動部件制動時速度改變比較均勻；延長閥門關閉和運動部件制動換向時間，可采取換向時間可調換向閥；盡可能縮短管長，以減小壓力沖擊波傳輸時間，變直接沖擊為間接沖擊；遲緩關閉閥門，削減沖擊波強度；在閥門前設置蓄能器，以減小沖擊波傳輸距離；應將管中流速限制在適當范圍內，或采取橡膠軟管；在系統中裝置安全閥，限制壓力升高。10/10/第76頁氣穴現象二.氣穴現象定義：在流動液體中，因為壓力降低而有氣泡形成 現象。 氣穴中氣體：空氣，油蒸汽。輕微氣穴：壓力降低到某一值時，以混

11、入油中微小 氣泡為關鍵，其體積脹大并相互聚合而形 成相當體積氣泡。嚴重氣穴：當壓力降低到空氣分離壓（4104pa)以 下，除混入油中氣泡脹大聚合外，溶入 油中空氣將突然快速自油中分離而產 生大量氣泡。10/10/第77頁氣穴現象強烈氣穴：當壓力降低到飽和蒸汽壓（約為2104pa)以下， 除上述兩種氣泡外，油液還將沸騰汽化，產生大 量氣泡。未破潰氣泡體積縮小、潰滅局部真空局部液壓沖擊產生振動、噪音金屬表面剝落破壞 氣蝕油液氧化變質流道狹窄處堵塞 總之，氣穴使系統性能變壞（尤其是系統動態性能）容積效率降低；氣蝕使材料破壞，使液壓元件壽命縮短。 危害：氣泡進入高壓區10/10/第78頁氣穴現象減小氣穴辦法：正確設計和選取液壓元件（結構、參數）;減小閥孔口前后壓差（P1/P23.5）;液壓系統個元件聯接處要密封可靠，嚴防空氣侵入；在易發生氣穴管路中加背壓；采取抗蝕能力強金屬材料，提升零件機械強度，減小零件表面粗糙度；降低吸油高度（普通不超出0.5m);加大吸油管徑，限制吸油管流速；及時清洗吸油過濾器。習題：液壓沖擊和氣穴現象是怎樣產生？它們有何 危害？怎樣預防？10/10/第79頁第十章 氣體一元定常流動特點：壓縮性。聲速和馬赫數 一、聲速c：微