德语APS复习-流体力学基础导图

概括了流体力学里最为重要的一些基础内容，同时有相应的德语翻译，重点内容也做好了标记，适合德审APS的同学参考。

流体力学基础

• 液体的物理性质
  • 液体密度：ρ=m/V
  • 液体的可压缩性：受压力作用使体积减小
  • 液体的粘性：在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍分子的相对运动，具有一定的内摩擦力
    • 牛顿液体内摩擦定律：τ=μ·du/dy； μ为动力粘度：液体在单位速度梯度下流动，流动液层间单位面积的内摩擦力
  • 液压油的类型：石油型、合成型和乳化型
    • 液压油的选用：液压系统的工作压力；环境温度；运动速度
  • 液压油的性能要求
    • 粘温特性好；润滑性好；化学稳定性好；质地纯净，抗泡沫性好；闪点要高，凝固点要低
  • 液压油的污染：固体颗粒和胶状生成物堵塞；微笑固体颗粒加速磨损； 水分和空气混入降低液压油能力，使其氧化
    • 防治：消除残留物污染；减少外来污染；滤除系统产生的杂志；定期检查、更换
  • 液压油
• 液体静力学基础
  • 液体的压力：单位面积所受的法向力，压强P
    • • 沿着内法线方向；任一点在各个方向均相等
  • 静力学基本方程式
    • p=p0+ρgh（绝对压力） p-pa（相对压力）
      • 特征：静止均有两部分组成，当只有大气压时：p=pa+ρgh 液体压力随深度呈直线分布 深度相同，等压面，为水平线
  • 压力的表示方法和单位
    • 真空度：绝对压力小于大气压的那一部分
  • 静止液体内压力的传递
    • 帕斯卡原理：液体保持静止，外力F施加，任一点也发生同样大小变化 p=F/A
      • 千斤顶
  • 液体对固体壁面的作用力
    • 壁面为平面：F=pA
    • 壁面为曲面：等于曲面在该方向的投影面积和液体压力的乘积，Ax=2rl; Fx=pAx
• 液体动力学基础
  • 基本概念
    • 理想液体：既无粘性，又不可压缩
    • 恒定流动（定常流动，非时变流动）：流动时，任一点处的压力、速度和密度等都不改变
    • 一维流动：液体整体作线形流动，一般把封闭容器内按一维
    • 流线：质点运动曲线； 流管：一过条封闭曲线的所有流线； 流束：流管内所有流线集合； 通流截面：垂直于流束的截面（可以是曲线）
    • 流量：单位时间通过某一流通截面的液体体积，m^3/s或L/min
      • 整个通流截面A的流量
      • 均布流速（平均流速）：ν＝q/A
    • 层流：液流分层 湍流：流速过高，絮乱
    • 雷诺数：Re=νd/ν 平均流速ν，管道内径d，运动粘度v
      • 当大于临界雷诺数Rec时，为湍流，反之为层流
      • 物理意义：液流的惯性力对粘性力的量纲为1的比值。 雷诺数较大时，惯性力起主导，处于湍流； 较小时，粘性力起主导，为层流
    • 非圆形截面的雷诺数： dH为通流截面的水力直径 （越大接触周长越大，流通能力大） A-通流截面面积； x-湿周长度，即与管壁接触周长
  • 连续性方程
    • 单位时间内，流过两个通流截面的液体质量相等
    • 可得 ρ1ν1A1=ρ2ν2A2 忽略可压缩性 ν1A1=ν2A2
    • 也可以写成：q=νA=常数
    • 在密闭管路内做恒定流动的理想液体，不管平均流速和通流截面怎样变化，流过各截面的流量不变
  • 伯努利方程
    • 能量守恒定律的表达
    • 理想液体微小流束的伯努利方程
      • p1/ρ、p2/ρ——比压能； u1^2/2——比动能； h1g、h2g——比位能
        • 物理意义：它们之间可以相互转化，但在管道内任一位置，单位质量的液体三种能量之和是一定的
    • 实际液体总流的伯努利方程
      • • 能量损失为hwg，动能修正系数湍流时α=1，层流时α=2
  • 动量方程
    • 修正系数β
      • F——作用在液体上所有外力的矩 ν——液流在前后两个通流截面上的平均流速矢量 β——动量修正系数，湍流时β=1，层流时β=4/3
    • 投影到x方向的
• Grundlage der Strömongsmechanik E: Fluid Mechnics
  • Physikalische Eigenschaft
    • Dichte : ρ=m/V
    • Kompressibilität: unter Druck wird V reduziert
    • Zähflüssigkeit: unter äußerer Kraft wird innere Reibung erzeugt
  • Hydrostatik
    • Druck: P
      • • in alle Richtungen gleich
    • grunde Gleichung
      • Absolutdruck=Atmosphärendruck+Dichte mal Schwerpunkt* Höhe der Flüssigkeit P=Pa+ρgh
    • Pascal-Prinzip
      • wenn Flüssigkeit still bleibt, wird eine äußere Kraft gegeben, und an jedem Punkt hat die gleiche Änderung. P=F/A Wagenheber
  • Fluiddynamik
    • Grunder Begriff
      • ideale Flüssigkeit: keine Zähflüssigkeit und nicht komprimieren
      • Abfluss
        • Volumen der Flüssigkeit duch den Durchlassquerschnitt pro Zeiteinheit
        • q=ν(durchschnittliche Fließgeschwendigkeit)*A (Fläche)
      • Geschichtete Strömung
      • Turbulente Störmung
        • Chaotischer Fluss
      • Reynolds-Zahl
        • Re=νd/v (d-Innendurchmesser der Leitung v-Bewegungszähigkeit)
        • mehr als Re, turbulente Strömung, niedriger als Re, ...
    • Kontinuierliche Gleichung (für ideale Flüssigkeit)
      • die Flüssigkeit hat gleiche Gewicht ,die pro Einheitszeit durch zwei Durchlassquerschnitt fließt
      • ρ1ν1A1=ρ2ν2A2 ρ1ν1A1=ρ2ν2A2 die Kompressbilität ignoriert
      • auch q=ν(Fließgeschwindigkeit )A(Fläche des Durchlassquerschnitt)=常数
    • Bernoullische Gleichung
      • die Formulierung der konstante Energie
      • Gleichung in der idealen Zustand
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        • p1/ρ、p2/ρ——Druckenergie u1^2/2——kinertische Energie； h1g、h2g——die Energie der unterschiedlichen Stellung
        • physische Bedeutung
          • Diese drei Energien können sich gegenseitig verwandeln, und die Gesammtsumme ist konstant
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