流體力學(xué)考試復(fù)習(xí)資料-閱讀頁
2024-09-12 20:29本頁面
【正文】 紊流的附加切應(yīng)力，又稱為雷諾應(yīng)力。緊貼邊界的流體質(zhì)點流 速為零，近邊界處流速顯著減小，在邊界附近存在著很薄的粘性底層。而紊流核心區(qū)域內(nèi)由于質(zhì)點相互摻混和動量交換，使速度趨于平均化。式 (333)已說明了切應(yīng)力和沿程水頭損失的關(guān)系。對于圓管中的層流，通過理論分析，我們已得到了沿程水頭損失的計算公式即式 (3310)，對于紊流，由于完全由理論分析難以求出沿程水頭損失的公 式。稍微離開壁面的流體層受其影響速度也較小。在邊界層中，粘性力是不能忽略的。邊界層以外的廣大域中的流動又可按理想流體流動來求解。 圖 333表示了二元平板繞流的邊界層?？梢钥吹剑哼吔鐚雍穸? 是沿流發(fā)展的，在板端為零，隨后沿流逐漸增加。在雷諾數(shù)較高時，邊界層是很薄的，一般遠(yuǎn)小于被繞流物體的特征長度。但壓強(qiáng)沿壁面法線方向可以認(rèn)為是不變的。如圖所示，在平板的前段是層流狀態(tài)，隨著界層將逐漸過渡到紊流狀態(tài)。即使 在紊流邊界層內(nèi)，近壁處仍有一粘性底層。但當(dāng)粘性流體繞過彎曲壁面時，在逆壓梯度的情況下，邊界層流動速度減小。邊界層與壁面開始分離的點稱為分離點。 邊界層的分離和旋渦區(qū)的存在是造成局部損失的主要原因。 (三 )繞流阻力 在外部流動中，粘性流體繞物體流動或物體在流體中運動，物體受到的阻力稱為繞流阻力。摩擦阻力是作用在物體表面上的切應(yīng)力在來流方向的總和。摩擦阻力即邊界層內(nèi)的粘性阻力，壓差阻力主要是由于邊界層分離后尾流區(qū)壓強(qiáng)降低引起上游面和下游面的壓差形成的。 各種形狀物體的繞流阻力 D由下式確定： 流 體 力 學(xué) 第一講 流體的物理性質(zhì)及流體靜力學(xué) 【內(nèi)容提要】 流體的主要物理性質(zhì)： 連續(xù)介質(zhì)，理想流體，流體密度、密度，粘性，牛頓內(nèi)摩擦定律，可壓縮流體。 【重點、難點】 流體的粘度和運動粘度，作用在流體上的力：質(zhì)量力和表面力；流體的靜壓強(qiáng)，靜止流體作用在平面上，曲面上的總壓力。液體的體積有一定的大小并可以形成自由表面；氣體則沒有固定的體積，能充滿整個容器。承受壓力時，液體不容易被壓縮；氣體則容易被壓縮。這些分子不斷地作無規(guī)則的熱運動，分子之間又存在著空隙。工程問題中，任何一個宏觀體積所包含的分子數(shù)目都是非常多的，而我們所感興趣的流體的宏觀特性就變成了所包含的大量分子的統(tǒng)計平均特性?；蛘哒f流體質(zhì)點完全充滿所占空間，沒有空隙存在。 流體的密度 流體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為密度，以 P 表示。但當(dāng)兩層流體之間有相對運動時，在它們的接觸面上就會產(chǎn)生內(nèi)摩擦力：運動快的流層對運動慢的流層產(chǎn)生拖動作用；運動慢的流層對運動快的流層產(chǎn)生阻力。流體具有內(nèi)摩擦力的特性就是流體的粘性。由于流體的粘性，流體在運動過程中必須為克服內(nèi)摩擦力而做功，由此導(dǎo)致能量損失，從而使流體的運動變得更為復(fù)雜。有些流體不滿足切應(yīng)力與角變形速度成正比的關(guān)系，或者說它們的 值并非與 無關(guān)；這 些流體如泥漿、油漆、接近凝固的石油等等被稱為非牛頓流體，而符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體如水、空氣等則稱為牛頓流體。 壓縮性 流體的壓縮性指流體體積隨壓強(qiáng)而變的特性。 1 個大氣壓增加到 1． 1個大氣壓時，密度相對增加為 ，所以氣體的 壓縮性是比較大的，一般都應(yīng)加以考慮。 理想流體的概念。而實際流體如水和空氣都是有粘性的。 作用在流體上的力 流體的機(jī)械運動是由外力作用引起的，為了便于研究流體平衡和運動的規(guī)律，我們將作用在流體上的力分為質(zhì)量力和表面力兩大類。常見的有重力、慣性力。根據(jù)作用力的方向，表面力又可分為垂直于作用面的壓力和平行于作用面的切力兩種。所謂靜止，指流體質(zhì)點間不存在相對運動，因此也沒有切應(yīng)力，這樣，流體靜力學(xué)主要是研究壓強(qiáng)在空間的分布規(guī)律以解決求點壓強(qiáng)及面壓力的問題。 (二 )靜止流體中任意點的靜壓強(qiáng)與受壓面的方向無關(guān)。 三、流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律 下面在作用在流體上的質(zhì)量力只有重力的條件下，來討論靜止流體壓強(qiáng)分布規(guī)律。因為氣體的容重相對于液體是很微小的，所以作用在容器壁面上的氣體壓強(qiáng)可視作均勻的，總壓力等于壓強(qiáng)與受壓面積的乘積。作用在曲面任意點的液體 靜壓強(qiáng)都沿其作用面的內(nèi)法線方向垂直于作用面，但曲面各處的內(nèi)法線方向不同，彼此互不平行，也 不一定交于一點。 【例題 1】牛頓流體是指 ( )的流體。 (A)液體和氣體的粘性隨溫度的降低而增大 (B)液體的粘性隨溫度的升高而降低，氣體的粘性隨溫度的升高而升高 (C)液體的粘性隨溫度的升高而升高，氣體的粘性隨溫度的升高而降低 (D)液體和氣體的粘性隨溫度的降低而降低 答案： (B) 【例題 3】實際流體在流動斷面上近壁處的流體粘性力應(yīng)該 ( )。
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