淺析流體力學知識點

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       流體力學是力學的一個重要分支,他主要研究流體本身的靜止狀態和運動狀態,以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動規律,在生活、環保、科學技術及工程中具有重要的應用價值。

流體的介紹

流體屬性

連續介質假定:需要了解"宏觀上無窮小、微觀上無窮小"的概念以及knudsen數的定義方式。

Kn=λLKn=λL

其中,λ為分子自由程,L為系統長度尺度。Kn越大,意味著流體越稀薄。

流體密度:流體密度反映的是流體微團的平均密度。

流體粘度:反映剪切應力與應變之間的關系。

根據流體屬性可將流體分為不同的類型:

稀薄流體

可壓縮流體不可壓縮流體

牛頓流體非牛頓流體

粘性流體理想流體

流體靜力學

流體靜力學:幾乎所有的流體力學參考資料上都會包含有流體靜力學方面的內容,這些內容說到底也就是一個流體靜止條件下壓力分配的問題。
在學習流體靜力學過程中,需要掌握的概念包括:

靜力學基本方程                                      淺析流體力學知識點的圖2

流體壓力只與深度有關,與方向無關,同一深度位置壓力相等。

絕對壓力與相對壓力

表壓

流體動力學

流體動力學研究流體流動狀態下壓力速度分布,主要包括兩大塊的內容:

伯努利方程

淺析流體力學知識點的圖3

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淺析流體力學知識點的圖5

在學習伯努利方程時,需要搞清楚幾個關于壓力的概念:

靜壓:即式中的P0淺析流體力學知識點的圖6

動壓:即式中的1/2PV2淺析流體力學知識點的圖7

總壓:靜壓與動壓的和稱之為總壓。
流動阻力計算
流動阻力包含沿程阻力與局部阻力。

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淺析流體力學知識點的圖9

局部阻力
淺析流體力學知識點的圖10式中,

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淺析流體力學知識點的圖12阻力系數,不同設備的阻力系數需要通過實驗測定。

流體流動的性質

1、物體在旋轉時受到力矩的作用;

2、虹吸原理在一開始需要來自外部的動力,而倒虹吸原理則不需要從外部獲得動力;

3、自由渦流是越接近中央位置速度越大的渦流;

4、強制渦流就像固體那樣,是整體一體旋轉的渦流;

5、在自由渦流和強制渦流的交接點上,渦流的線速度最大;

6、流體具有慣性,人的動線和汽車的流動特點與流體的流動特點特點相似;

7、雷諾數變大就會變成湍流;

8、層流和湍流的混合區域稱為遷移域;

9、形狀阻力和干擾阻力合稱為有害阻力;

10、運動物體的后方所產生旳渦旋就是能夠看得見的誘導阻力;

11、在運動中的流體和物體的界面上之所以產生摩擦力,是因為流體具有黏性而產生黏著力;

12、黏著力產生阻力;

13、黏性引起的阻力在與流體的接觸面上最大;

14、液體中產生氣泡的現象稱為氣穴現象;

15、氣穴現象是因為局部壓強變低而產生的現象。

運動流體的性質

1、在管道中流動的流體的流量在任何地方都相等;

2、單位時間內在管道中流動的水的流量相等;

3、如果以體積流量為標準,那么流體流量的計算公式如下:

      1)質量流量 = 體積流量 X 流體的密度

      2)重量流量 = 體積 X 密度 X 重力加速度 = 體積 X 重度

4、伯努利定理指的是理想流體的狀態;

5、速度大的地方壓強就低;

6、總壓 = 靜壓 + 動壓;

7、動壓與相對速度成正比;

8、流體的體積流量與流通路徑的橫截面積成正比;

9、連續做圓周運動的物體,其離心力和向心力必須保持平衡;

10、入口處的傾角是迎角,出口處的傾角是弧面角;

11、改變運動狀態需要力的作用;

12、柯安達效應是流體沿著放置在其中的物體的凸面而流動的現象;

13、馬格努斯效應產生的力的作用方向與流體方向相互垂直;

14、流體速度大的地方比速度小的地方壓強小;

15、渦旋不生不滅;

16、循環相加后變為0;

17、分離和渦旋導致湍流的產生;

18、卡門渦列是成對產生且交錯分布的兩列渦旋列;

19、對物體施加力后使物體產生振動的頻率等于物體的固有頻率時,就會形成共振;

20、表面上的坑坑洼洼能夠防止流體的黏性。

CFD是什么

    CFD是計算流體動力學(Computional Fluid Dynamic)的英文縮寫,其利用計算機求解流體流動過程中的質量傳遞、能量傳遞、動量傳遞以及化學反應問題。CFD是一種方法或者工具,解決對象是流體力學問題,利用手段是數值計算。

CFD應用場合

    只要存在流體流動的場合均可應用CFD。隨著計算機技術及計算機計算能力的發展,CFD以及廣泛應用于航空航天、造船、汽車、食品、能源、石油化工、生物醫學等領域,而且還在不斷的向其他行業擴展。

CFD如何應用于工程

    要將CFD應用于工程,需要做很多的工作,一般來講,CFD工程應用都可以分為三個階段:前處理計算求解以及計算后處理

需要學習的軟件

    主要學習的軟件有前處理軟件ICEM CFD、求解軟件FLUENT、后處理軟件Tecplot360,也可以使用ANSYS workbench中的fluent集成模塊,此模塊包括以上三個部分。

流體力學基礎學習推薦書籍

《圖解流體力學》

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這本書非常適合入門小白。

《普朗特流體力學基礎》

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《流體力學入門》

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