2019年岩土工程师流体力学高频考点：流体动力学

　　流体动力学

　　一.流体运动学基本概念

　　流体运动学：研究流体运动要素随时间、空间的变化。

　　流体运动要素：速度、加速度、压强、动量、能量等。

　　描述流体运动的方法：

　　1.拉格朗日法--固体力学研究质点和质点运动的方法

　　2.欧拉法

　　研究流体质点通过空间固定点时的运动参数随时间和空间的变化，综合流场中所有点的运动参数的变化情况，就可以得到整个流体的运动规律。

　　一.流体运动学基本概念

　　加速度

　　欧拉法描述流体运动时，

　　加速度=当地加速度+迁移加速度

　　当地加速度：同一空间点上，由于时间变化引起的速度变化

　　迁移加速度：同一时刻，由于流体质点的位置移动引起的

　　速度变化

　　6-12(2008)欧拉法描述液体运动时，表示同一时刻因位置变化而形成的：

　　(A)当地加速度(B)迁移加速度

　　(C)液体质点加速度(D)加速度

　　一.流体运动学基本概念

　　当地加速度：同一空间点上，由于时间变化引起的速度变化

　　迁移加速度：同一时刻，由于流体质点的位置移动引起的速度变化

　　当水箱水位不变时：

　　同一位置质点速度不随时间变化，当地加速度等于零;

　　同一时刻因位置不同而产生的迁移加速度不等于零

　　当水箱水位逐渐下降时：

　　同一位置质点速度随时间变化，当地加速度不等于零;

　　同一时刻因位置不同而产生的迁移加速度不等于零;

　　二.迹线、流线、元流、总流等基本概念

　　(一).迹线：

　　一个流体质点，在一段时间，在空间运动的轨迹线。

　　(二).流线：

　　某一时刻，有许多流体质点联成的一条空间曲线。曲线上所有质点，在该时刻的速度矢量，在该点与曲线相切，这条曲线为这一时刻的一条流线。

　　二.迹线、流线、元流、总流等基本概念

　　流线特点：

　　a、同一时刻的不同流线，不能相交。

　　b、流线不能折转，而是一条光滑的曲线。

　　c、流线簇的疏密反映了速度的大小

　　流线密集的地方流速大，稀疏的地方流速小。

　　运动流体的整个空间可绘出一系列的流线，成为流线簇，流线簇构成的流线图称为流谱

　　(三)流管、元流、总流、过流断面

　　流管：在流场中任取一封闭曲线C，要求曲线C本身不是流线，它所包围的面积为无限小，经过曲线C的每一点作流线，这些流线所构成的管状表面，称为流管。

　　元流：满流管的液流成为元流或微小流速

　　总流：无数的元流总和成为总流c.

　　(四).流量、断面平均速度

　　(五)流体运动的分类

　　1.恒定流与非恒定流(根据是否随时间变化)

　　恒定流：流场中所有空间点上的任何运动要素都不随时间而变化。

　　当地加速度等于0;迁移加速度可能不等于0。

　　非恒定流:流场中所有空间点上的运动要素

　　随时间而变化的流动。当地加速度不等于0;

　　2.均匀流与非均匀流(根据是否沿流程变化)

　　均匀流：流线是平行直线流动(运动要素沿流程不变的流动)。

　　非均匀流：若流线不平行，或不是直线的流动，为非均匀流。

　　【例】根据恒定流的定义，下列说法中正确的是()。

　　(A)各断面流速分布相同

　　(B)各空间点上所有运动要素均不随时间而变化

　　(C)流线是相互平行的直线

　　(D)流动随时间按一定规律变化

　　【例】非恒定均匀流是()。

　　(A)当地加速度为零，迁移加速度不为零

　　(B)当地加速度不为零，迁移加速度为零

　　(C)当地加速度与迁移加速度均不为零

　　(D)当地加速度与迁移加速度均不为零，但合加速度为零

　　均匀流：运动要素沿流程不变的流动(迁移加速度为零)

　　非恒定流:运动要素随时间而变化的流动

　　3.有压流、无压流、射流

　　有压流

　　没有自由液面的流动，如室内给水系统、水泵输水管中的流动

　　无压流(也称为重力流)

　　具有自由液面的流体运动。如：江水、河流、引水渠等的流动。

　　射流

　　流体经孔口或管嘴喷射到某一空间的流动。如消防水枪喷水。

　　三.　恒定流连续性方程

　　根据质量守恒定理，单位时间内流入过流断面A1的流体质量等于流出过流断面A2的流体质量。