小白的CFD之旅 06 流體力學基礎

2021-08-10 19:32:59 字數 1353 閱讀 5251

從黃師姐那裡了解到要學習cfd的話,需要先補充流體力學、數學以及計算機方面的常識,小白就一陣頭大。想起當初自己已經把牛皮吹出去了,現在都不知道怎麼收場,乙個月入不了門多丟人。不過頭大歸頭大,小白還是老老實實在圖書館呆了乙個星期,基本上將流體力學基礎過了一遍,雖然說學得很粗糙,但一些基本原理還是有了了解。。

流體力學基礎內容:

1.流體屬性

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

kn=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:反映剪下應力與應變之間的關係。

根據流體屬性可將流體分為不同的型別:

稀薄流體

可壓縮流體和不可壓縮流體

牛頓流體與非牛頓流體

粘性流體與理想流體

2.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乙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

z+pρg=c

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 3.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:

3.1 伯努利方程

p0+ρgh0+12ρv02=p1+ρgh1+12ρv12

或p0+ρgh0+12ρv02=c

在學習伯努利方程時,需要搞清楚幾個關於壓力的概念:

靜壓:即式中的p0

動壓:即式中的12ρv02

總壓:靜壓與動壓的和稱之為總壓。

3.2 流動阻力計算

流動阻力包含沿程阻力與區域性阻力。

3.2.1 沿程阻力

對於管道流動,其沿程阻力可通過范寧公式計算:

hf=λldu22

式中,l為管道長度,d為管道內徑,λ為阻力係數。

對於阻力係數λ,層流和湍流狀態下計算方式不同:

層流狀態下:

λ=64re

其中雷諾數re=udρμ

湍流狀態下

對於光滑管道,可用伯拉修斯經驗方程

λ=0.3164re(0.25)

對於粗糙管道,阻力係數可查莫迪圖。

3.2.2區域性阻力

hf=ξu22

式中,ξ為阻力係數,不同裝置的阻力係數需要通過實驗測定。

這是江小白通過一周的學習,對於流體力學總結的內容,不過黃師姐聽完小白的匯報後,只說了句「學了點兒皮毛,聊勝於無,後面有的學。」

鄭重申明

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