单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工程流体力学,总 复 习,1,工程流体力学总 复 习1,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,2,第一章 绪论 一、连续介质的概念2,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,3,第二章 流体静力学 一.静压强的特性 1.垂直指向受压面。,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,4,等压面等压面的性质（1）等压面为等势面；等压面是水平面的条件,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.重力作用下静水压强的分布规律,1. 静力学基本方程,5,2. 基本概念位置水头、压强水头、测压管水头 三.重力作用下,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,6,3. 静压强分布图6,四. 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;,7,四. 点压强的计算 1.找已知点压强；7,（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,8,五. 作用在平面上的静水总压力8,（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,9,五. 作用在曲面上的静水总压力9,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、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,。,10,关键：压力体画法 以曲面为底面，向自由液面（自由液,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,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,质点加速度,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,12,质点加速度 迁移加速度由流速不均匀性引起由流速不,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,13,二、欧拉法的基本概念迹线和流线13,或,三. 连续性微分方程,14,或三. 连续性微分方程14,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,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,例题1:,如图示,有一供水系统,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=?,16,例题1:16,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。,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,应用举例,18,应用举例18,一.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,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,二.水头损失,三.沿程水头损失的计算公式,1. 均匀流基本方程,2,.,圆管过水断面上切应力的分布,水力半径,20,二.水头损失三.沿程水头损失的计算公式1. 均匀流基本方程2,四.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）,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）,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,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.,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。,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,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。,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、,层流流速分布,紊流流速分布,抛物型分布,对数分布,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 。,25,层流流速分布紊流流速分布抛物型分布对数分布5.圆管紊流流速分,六.尼古拉兹试验（ 的变化规律）,26,六.尼古拉兹试验（ 的变化规律）26,沿程损失系数的五个分区,1I区，Re2300，层流区，,=,f,(,Re,)=64/,Re，h,f, v,2II区，Re=23004000，层流到紊流过渡区，,=,f,(,Re,),3III区，,4000,Re,10,5,，紊流水力光滑区,=,f,(,Re,).,4IV区，过渡粗糙区,=,f,(,Re、,),5V区，紊流水力粗糙管区，,=,f,( ).,（阻力平方区）,27,沿程损失系数的五个分区1I区，Re,0,平坡(平底坡),i =,0,逆坡(反坡),i, 0 （顺坡渠道）,（运动条件）,（几何条件）,（动力条件）,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,（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：,42,（三）明渠均匀流的基本公式C-谢才系数（动力方程）（连续性,（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。,梯形断面最佳宽深比,水力最优不一定工程最优,!,（四）水力最优断面,43,（1）水力最优断面 定义： 过流断面的面积、糙率、底坡一定，,（一）流动类型及判别标准,二、 明渠恒定非均匀流,方法,类别,缓流,临界流,急流,44,（一）流动类型及判别标准二、 明渠恒定非均匀流 方,（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,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普,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,46,第九章 堰流一.堰的分类（1）按/H大小薄壁堰实用堰淹没,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,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,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：,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,第十章 渗流,第六章 量纲分析与相似原理,不列为考试内容,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,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,Stay hungry，stay foolish,50,考试时间：12.14 Stay hungry，stay f,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,51,感谢大家这一学期对老师工作的支持和配合 失败只有一种，那就是,