从黄师姐那里了解到要学习CFD的话,需要先补充流体力学、数学以及计算机方面的常识,小白就一阵头大。想起当初自己已经把牛皮吹出去了,现在都不知道怎么收场,一个月入不了门多丢人。不过头大归头大,小白还是老老实实在图书馆呆了一个星期,基本上将流体力学基础过了一遍,虽然说学得很粗糙,但一些基本原理还是有了了解。。
流体力学基础内容:
1.流体属性
- 连续介质假定:需要了解"宏观上无穷小、微观上无穷大"的概念以及knudsen数的定义方式。
[K_n=frac{lambda}{L}
]
其中,(lambda)为分子自由程,(L)为系统长度尺度。(K_n)越大,意味着流体越稀薄。
-
流体密度:流体密度反映的是流体微团的平均密度。
-
流体粘度:反映剪切应力与应变之间的关系。
根据流体属性可将流体分为不同的类型:
- 稀薄流体
- 可压缩流体和不可压缩流体
- 牛顿流体与非牛顿流体
- 粘性流体与理想流体
2.流体静力学
- 流体静力学:几乎所有的流体力学参考资料上都会包含有流体静力学方面的内容,这些内容说到底也就是一个流体静止条件下压力分配的问题。
在学习流体静力学过程中,需要掌握的概念包括:
- 静力学基本方程
[z+frac{p}{
ho g}=c
]
- 流体压力只与深度有关,与方向无关,同一深度位置压力相等。
- 绝对压力与相对压力
- 表压
3.流体动力学
流体动力学研究流体流动状态下压力速度分布,主要包括两大块的内容:
3.1 伯努利方程
[p_0+
ho gh_0+frac{1}{2}
ho v_0^2=p_1+
ho gh_1+frac{1}{2}
ho v_1^2
]
或
[p_0+
ho gh_0+frac{1}{2}
ho v_0^2=c
]
在学习伯努利方程时,需要搞清楚几个关于压力的概念:
- 静压:即式中的(p_0)
- 动压:即式中的(frac{1}{2} ho v_0^2)
- 总压:静压与动压的和称之为总压。
3.2 流动阻力计算
流动阻力包含沿程阻力与局部阻力。
3.2.1 沿程阻力
对于管道流动,其沿程阻力可通过范宁公式计算:
[h_f=lambda frac{l}{d} frac{u^2}{2}
]
式中,(l)为管道长度,(d)为管道内径,(lambda)为阻力系数。
对于阻力系数(lambda),层流和湍流状态下计算方式不同:
- 层流状态下:
[lambda=frac{64}{Re}
]
其中雷诺数(Re=frac{ud ho}{mu})
- 湍流状态下
对于光滑管道,可用伯拉修斯经验方程
[lambda = frac {0.3164}{Re^ left(0.25
ight)}
]
对于粗糙管道,阻力系数可查莫迪图。
3.2.2局部阻力
[h_f = xi frac{u^2}{2}
]
式中,(xi)为阻力系数,不同设备的阻力系数需要通过实验测定。
这是江小白通过一周的学习,对于流体力学总结的内容,不过黄师姐听完小白的汇报后,只说了句“学了点儿皮毛,聊胜于无,后面有的学。”
郑重申明
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