【原】【小白的CFD之旅】06 补课

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。

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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。

其中，λ为分子自由程，L为系统长度尺度。Kn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

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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

• 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

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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：

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伯努利方程

可表达为：

或 

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p0

• 动压：即式中的密度与速度平方的乘积的一半

• 总压：静压与动压的和称之为总压。

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 流动阻力计算

流动阻力包含沿程阻力与局部阻力。

沿程阻力

对于管道流动，其沿程阻力可通过范宁公式计算： 

式中，l为管道长度，d为管道内径，λ为阻力系数。 对于阻力系数λ，层流和湍流状态下计算方式不同：

• 层流状态下：

其中雷诺数Re=udρ/μ

• 湍流状态下 
  对于光滑管道，可用伯拉修斯经验方程

对于粗糙管道，阻力系数可查莫迪图。

局部阻力

局部阻力可用下式进行表示：

式中，ξ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，后面要补的课程太多了。”