流体力学基础概论
(完整版)流体力学重点概念总结
第一章绪论表面力：又称面积力，是毗邻流体或其它物体，作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。
它的大小与作用面积成比例。
剪力、拉力、压力质量力：是指作用于隔离体内每一流体质点上的力，它的大小与质量成正比。
重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于：1.流体本身的物理性质（内因）2.作用在流体上的力（外因）流体的主要物理性质：密度：是指单位体积流体的质量。
单位：kg/m3 。
重度：指单位体积流体的重量。
单位： N/m3 。
流体的密度、重度均随压力和温度而变化。
流体的流动性：流体具有易流动性，不能维持自身的形状，即流体的形状就是容器的形状。
静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力，仅能抵抗压力。
流体的粘滞性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切变形的能力。
流体的流动性是受粘滞性制约的，流体的粘滞性越强，易流动性就越差。
任何一种流体都具有粘滞性。
牛顿通过著名的平板实验，说明了流体的粘滞性，提出了牛顿内摩擦定律。
τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关，与接触面上的压力无关。
动力粘度μ：反映流体粘滞性大小的系数，单位：N•s/m2运动粘度ν：ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力，它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向，即垂直于作用面，并指向作用面。
2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关，即同一点上各方向的静压强大小均相等。
静力学基本方程: P=Po+pgh等压面：压强相等的空间点构成的面绝对压强：以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强：以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa（当地大气压）真空度：绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头：是单位重量液体具有的总势能基本问题：1、求流体内某点的压强值：p = p0 +γh；2、求压强差：p – p0 = γh ；3、求液位高：h = （p - p0）/γ平面上的净水总压力：潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P，大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。
(完整版)流体力学知识点总结汇总
流体力学知识点总结 第一章 绪论1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。
2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。
3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。
4 作用于流体上面的力（1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。
作用于A 上的平均压应力作用于A 上的平均剪应力应力法向应力切向应力（2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。
（常见的质量力：重力、惯性力、非惯性力、离心力）单位为5 流体的主要物理性质 （1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。
质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。
常见的密度（在一个标准大气压下）： 4℃时的水20℃时的空气（2） 粘性ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAF A ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力，即A 点的压强 ATA ∆∆=→∆lim 0τ 为A 点的剪应力应力的单位是帕斯卡（pa ），1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。
B Ff m =2m s 3/1000mkg =ρ3/2.1mkg =ρ牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
即以应力表示τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。
由图可知—— 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度） 粘度μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa ·s ”。
动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。
运动粘度 单位：m2/s 同加速度的单位说明：1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。
2）液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。
无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。
流体力学基础知识
流体力学基础知识第一节 流体的物理性质一、流体的密度和重度流体单位体积内所具有的质量称为密度，密度用字母ρ表示，单位为kg/m 3。
流体单位体积内所具有的重量称为重度，重度用γ表示，单位为N/m 3，两者之间的关系为g ργ=，g 为重力加速度，通常g ＝9．806m/s 2流体的密度和重度不仅随流体种类而异，而且与流体的温度和压力有关。
因为当温度和压力不同时，流体的体积要发生变化，所以其密度和重度亦随之变化。
对于液体来讲，密度和重度受压力和温度变化的影响不大，可近似认为它们是常数。
对于气体来讲，压力和温度对密度和重度的影响就很大。
二、流体的粘滞性流体粘滞性是指流体运动时，在流体的层间产生内摩擦力的一种性质。
所谓动力粘度系数是指流体单位接触面积上的内摩擦力与垂直于运动方向上的速度变化率的比值，用μ来表示。
所谓运动粘度是指动力粘度μ与相应的流体密度ρ之比，用ν来表示。
运动粘度或动力粘度的大小与流体的种类有关，对于同一流体，其值又随温度而异。
气体的粘性系数随温度升高而升高，而液体的粘性系数则随温度的升高而降低。
液体粘滞性随温度升高而降低的特性，对电厂锅炉燃油输送和雾化是有利的，因此锅炉燃用的重油需加热到一定温度后，才用油泵打出。
但这个特性对水泵和风机等转动机械则是不利的，因为润滑油温超过60℃时，由于粘滞性下降，而妨碍润滑油膜的形成，造成轴承温度升高，以致发生烧瓦事故。
故轴承回油温度一般保持在以60℃下。
第二节 液体静力学知识一、液体静压力及其特性液体的静压力是指作用在单位面积上的力，其单位为Pa 。
平均静压力是指作用在某个面积上的总压力与该面积之比。
点静压力是指在该面积某点附近取一个小面积△F ，当△F 逐渐趋近于零时作用在△F 面积上的平均静压力的极限叫做该面积某点的液体静压力。
平均静压力值可能大于该面积上某些点的液体静压力值，或小于另一些点的液体静压力值，因而它与该面积上某点的实际静压力是不相符的，为了表示某点的实际液体静压力就需要引出点静压力的概念。
第一章流体力学基本知识-精选
3.能量方程式的物理意义与几何意义 （1）物理意义
Z P/r v2/2g z+ P/r+ v2/2g
－单位重量流体的位能 －单位重量流体的压能 －单位重量流体的动能 －单位重量流体的机械能
（2）几何意义
Z P/r v2/2g z+ P/r+ v2/2g
－位置水头 －压力水头 －平均流速水头 －总水头
五、紊流的沿程水头损失 均匀流普遍计算公式1－25 紊流沿程阻力系数λ 均匀流流速公式（谢才公式）1－26 谢才系数C
六、沿程阻力系数λ的经验公式和谢才系数的确定
λ：
C：
七、局部水头损失
局部阻力系数ξ （表1－4）
例题1－7
1－5孔口、管嘴出流
薄壁圆形小孔口 淹没出流 管嘴出流；
流速
＝
＞
流量
＝
＜
（3）总水头线和侧压管水头线（图1－19）
4.能量方程式的应用举例
例1－5； 例1－6；
1－4流动阻力与水头损失
一、水头损失的两种类型 沿程水头损失 沿流程由于克服摩擦阻力做功消耗了水流的
机械能而损失的水头。
局部水头损失 发生在流体过流断面的大小或边界急剧变
化的部位，或遇到障碍，使流体增加了额 外的局部阻力而产生的水头损失。
基本特征：（1）流体静压强的方向与作用面垂直， 并指向作用面。
（2）任意一点各方向的流体静压强均相等。 二、流体静压强的分布规律
1.流体静力学基本方程式 P＝P0＋rh （1）静止液体内任意一点的压强等于液面压强加上 液体重度与深度的乘积之和。
（2）在静止液体内，压强随深度按直线规律变化。 （3）在静止液体内同一深度的点压强相等，构成一 个水平的等压面。
流体力学基础知识概述
流体力学基础知识概述流体力学是研究流体运动及其力学性质的学科领域，它对于了解和分析自然界中的流体现象、工程设计和科学研究都具有重要的意义。
本文将对流体力学的基础知识进行概述，帮助读者对该领域有一个全面的了解。
一、流体的特性流体是一种连续变形的物质，其特性包括两个基本的属性：质量和体积。
质量是指流体的总重量，而体积则表示流体占据的空间。
流体还具有可压缩性和不可压缩性之分，可压缩流体如气体在受力时体积可变，不可压缩流体如液体则在受力时体积基本保持不变。
二、流体的力学性质1. 流体的静力学性质：静力学研究的是流体在静态平衡下的性质。
静力学方程描述了流体静力平衡的条件，在不同的情况下有不同的方程形式。
例如，对于不可压缩流体，静力平衡方程可以表示为斯托克斯定律。
2. 流体的动力学性质：动力学研究的是流体在运动状态下的性质。
根据流体的性质和流动条件，可以使用纳维-斯托克斯方程或欧拉方程来描述流体运动。
这些方程可以通过流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒得到。
三、流体的流动类型根据流体的运动方式，流体力学将流动分为两种基本类型：层流和湍流。
层流是指流体以有序、平稳的方式流动，流线相互平行且不交叉；而湍流则是流体运动不规则、混乱的状态，流线交叉、旋转和变化。
层流和湍流的转变由雷诺数决定，雷诺数越大，流动越容易变为湍流。
雷诺数是流体力学中一个无量纲的参数，通过流体的密度、速度和长度等特性计算而来。
四、流体的流速分布流体在管道或河流等容器中的流速分布可以通过速度剖面来描述，速度剖面是指流体速度随离开管道中心轴距离的变化关系。
一般情况下，流体在靠近管道壁面处速度较小，在中心位置处速度较大。
速度剖面可用来研究流体流动的特性，例如通过计算剖面的斜率可以确定流体的平均速度。
此外，流体的速度分布还受到管道壁面的摩擦力和流体性质的影响。
五、流体的流量计算流量是指单位时间内通过某一横截面的流体体积，计算流体流量是流体力学中的一项重要任务。
流体力学完整讲义
流体力学一、流体静力学基础 包括内容三部分：01流体主要物理特性与牛顿内摩擦定律 02流体静压强 03流体总压力01流体主要物理特性与牛顿内摩擦定律 水银的密度13.6g/cm 3重度γ（也成为容重，N/m3），单位体积流体所具有的能量。
=g γρ流体的压缩系数：1=pa d dV V dp dpρρβ-=-（单位:） ，β值越大，流体的压缩性也越大。
压缩系数的倒数成为流体的弹性模量，用表示，21()dpdV V β=-k=单位:pa=N/m流体的体膨胀系数a ：1=(:)d dVV a T dT dTρρ--=单位质量力：大小与流体的质量成正比（对于均质流体，质量与体积成正比，故又称为体积力）表面力：作用在流体表面的力，大小与面积成正比，它在隔离体表面呈连续分布，可分为垂直于作用面的压力和平行于作用面的切力。
流体的黏性：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质叫做黏性。
此内摩擦力成为黏制力。
du d T AA dy dtθμμ== 式中：T 流体的内摩擦力μ为流体的动力黏度，单位Pa s •。
A 为流体与管壁的接触面积dudy为速度梯度，表示速度沿垂直于速度y 轴方向的变化率 d dtθ为角变形速度 气体动力黏度随温度的升高而增加。
液体动力黏度随温度的升高而降低，例如：油。
运动黏度v （单位：2/m s ）（相对黏性系数）：v μρ=理想流体：假想的无黏性的流体，即理想流体流过任何管道均不会产生能量损失。
[推导过程]：tan()dudt d d dy θθ≈=，即：d dudt dyθ=。
02流体静压强流体净压强的特性：①流体静压强方向与作用面垂直；②各向等值性：静止或相对静止的流体中，任一点的静压强的大小与作用面方向无关，只于该点的位置有关。
帕斯卡定律：0P P gh ρ=+式中：P 为液体内某点的压强0P 为液面气体压强 h 为某点在液面下的深度等压面：流体中压强相等的点所组成的面成为等压面。
流体力学基础讲解PPT课件
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。 在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都 随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在 湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变 化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气 中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中 的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了 解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同 时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污 染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的 动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关 注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有 关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括 机械噪声和流体动力噪声。机械噪声 主要由机械振动和摩擦引起，而流体 动力噪声主要由湍流和流体动力振动 引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究 者们提出了各种噪声控制方法，如改 变管道结构、添加消音器和改变流体 动力特性等。这些方法可以有效降低 流体流动产生的噪声。
流体力学基础知识汇总
流体力学基础知识汇总流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。
流体力学是物理学领域中的一个重要分支，广泛应用于工程学、地球科学、生物学等领域。
本文将从流体力学的基础知识出发，概述流体力学的相关内容。
一、流体静力学流体静力学研究的是静止的流体以及受力平衡的流体。
静止的流体不受外力作用时，其内部各点的压力相等。
根据帕斯卡定律，压强在静止的流体中均匀分布。
流体静力学的重要概念包括压强、压力、密度等。
压强是单位面积上受到的力的大小，而压力是单位面积上受到的力的大小和方向。
密度是单位体积内质量的多少，与流体的压力和温度有关。
二、流体动力学流体动力学研究的是流体在受力作用下的运动规律。
流体动力学的重要概念包括流速、流量、雷诺数等。
流速是单位时间内流体通过某一截面的体积。
流速与流量之间存在着直接的关系，流量等于流速乘以截面积。
雷诺数是描述流体流动状态的无量纲参数，用于判断流体流动的稳定性和不稳定性。
三、伯努利定律伯努利定律是流体力学中的一个重要定律，描述了流体在沿流线方向上的压力、速度和高度之间的关系。
根据伯努利定律，当流体在流动过程中速度增加时，压力会降低；当流体在流动过程中速度减小时，压力会增加。
伯努利定律在飞行、航海、液压等领域有着重要的应用。
四、黏性流体黏性流体是指在流动过程中会发生内部层滑动的流体。
黏性流体的流动过程受到黏性力的影响，黏性力会导致流体的内部发生剪切变形。
黏性流体的流动规律可以通过纳维-斯托克斯方程来描述。
黏性流体在润滑、液体运输、地质勘探等领域有着广泛的应用。
五、边界层边界层是指在流体与固体表面接触的区域，流体的速度在边界层内逐渐从0增加到与远离表面的流体速度相等。
边界层的存在会导致流体的阻力增加。
研究边界层的特性可以帮助理解流体与固体的相互作用，对于设计高效的流体系统具有重要意义。
流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。
流体力学的基础知识包括流体静力学、流体动力学、伯努利定律、黏性流体和边界层等内容。
《流体力学基础知识》课件
流体抵抗剪切力的性质，粘性大小与流体的种类和温度有关。
流动模型
根据流体的粘性和流动特性，建立各种流动模型，如层流、湍流等。
06
流体力学在工程中的应用
流体输送与管道设计
总结词
流体输送与管道设计是流体力学在工程 中的重要应用之一，主要涉及流体在管 道中的流动规律和设计原则。
VS
详细描述
在工业生产和城市供水中，需要利用流体 力学的原理进行管道设计和流体输送，以 实现高效、低能耗的流体传输。管道设计 需要考虑流体的流速、压力、粘度等参数 ，以及管道的材质、直径、长度等因素， 以确保流体输送的稳定性和可靠性。
流体力学的发展历程
要点一
总结词
流体力学的发展历程及重要事件
要点二
详细描述
流体力学的发展历程可以追溯到古代，但直到17世纪才真 正开始形成独立的学科。在17世纪到20世纪期间，许多科 学家和工程师为流体力学的发展做出了重要贡献，如伯努 利、欧拉、斯托克斯等。随着科技的发展，流体力学在理 论和实践方面都取得了巨大的进步，为人类社会的进步和 发展做出了重要贡献。
3
流体流动的连续性原理
在流场中任取一元流管，流进和流出该元流的流 量相等。
流体流动的能量传递与转换
压力能传递
流体在流动过程中，压力能可以传递给其他流体 或转化为其他形式的能量。
动能转换
流体的动能可以转换为其他形式的能量，如压能 、热能等。
热能传递
流体在流动过程中，可以与周围介质进行热能交 换，实现热量的传递。
流体流动的阻力与损失
摩擦阻力
流体在管道中流动时，由于流体的粘性和管壁的粗糙度，会产生 摩擦阻力。
局部阻力
流体在通过管道中的阀门、弯头等局部构件时，会产生局部阻力。
流体力学基本知识
第一章流体力学基本知识解析第一节流体及其空气的物理性质流动性是流体的基本物理属性。
流动性是指流体在剪切力作用下发生连续变形、平衡破坏、产生流动，或者说流体在静止时不能承受任何剪切力。
易流动性还表现在流体不能承受拉力。
(一) 流体的流动性通风除尘与气力输送涉及的流体主要是空气。
流体是液体和气体的统称，由液体分子和气体分子组成，分子之间有一定距离。
但在流体力学中，一般不考虑流体的微观结构而把它看成是连续的。
这是因为流体力学主要研究流体的宏观运动规律它把流体分成许多许多的分子集团，称每个分子集团为质点，而质点在流体的内部一个紧靠一个，它们之间没有间隙，成为连续体。
实际上质点包含着大量分子，例如在体积为10-15cm3的水滴中包含着3×107个水分子，在体积为1mm3的空气中有2.7×1016个各种气体的分子。
质点的宏观运动被看作是全部分子运动的平均效果，忽略单个分子的个别性，按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。
然而，也不是在所有情况下都可以把流体看成是连续的。
高空中空气分子间的平均距离达几十厘米，这时空气就不能再看成是连续体了。
而我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体均可视为连续体。
所谓连续性的假设，首先意味着流体在宏观上质点是连续的，其次还意味着质点的运动过程也是连续的。
有了这个假设就可以用连续函数来进行流体及运动的研究，并使问题大为简化。
（二）惯性（密度）流体的第一个特性是具有质量。
流体单位体积所具有流体彻底质量称为密度，用符号ρ表示。
在均质流体内引用平均密度的概念，用符号ρ表示：Vm =ρ式中： m ——流体的质量[Kg]；V ——流体的体积[m 3]； ρ——流体密度Kg/m 3。
但对于非均质流体，则必需用点密度来描述。
所谓点密度是指当ΔV →0值的极限（dV dm V m V 0 lim ），即：dV dm V m lim V =∆∆=→∆0ρ公式中，ΔV →0理解为体积缩小为一点，此点的体积可以忽略不计，同时，又必须明确，这点和分子尺寸相比必然是相当大的，它必定包括多个分子，而不至丧失流体的连续性。
大学物理流体力学基础知识点梳理
大学物理流体力学基础知识点梳理一、流体的基本概念流体是指能够流动的物质，包括液体和气体。
与固体相比，流体具有易变形、易流动的特点。
流体的主要物理性质包括密度、压强和黏性。
密度是指单位体积流体的质量，用ρ表示。
对于均质流体，密度等于质量除以体积；对于非均质流体，密度是空间位置的函数。
压强是指流体单位面积上所受的压力，通常用 p 表示。
在静止流体中，压强的大小只与深度和流体的密度有关，遵循着著名的帕斯卡定律。
黏性是流体内部抵抗相对运动的一种性质。
黏性的存在使得流体在流动时会产生内摩擦力，阻碍流体的流动。
二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的力学规律。
（一）静止流体中的压强分布在静止的均质流体中，压强随深度呈线性增加，其关系式为 p ＝p₀＋ρgh，其中 p₀为液面处的压强，h 为深度，g 为重力加速度。
（二）浮力定律当物体浸没在流体中时，会受到向上的浮力。
浮力的大小等于物体排开流体的重量，即 F 浮＝ρgV 排，这就是阿基米德原理。
三、流体动力学（一）连续性方程连续性方程是描述流体在流动过程中质量守恒的定律。
对于不可压缩流体，在稳定流动时，通过管道各截面的质量流量相等，即ρv₁A₁＝ρv₂A₂，其中 v 表示流速，A 表示横截面积。
（二）伯努利方程伯努利方程反映了流体在流动过程中能量守恒的关系。
其表达式为p ＋1/2ρv² ＋ρgh ＝常量。
即在同一流线上，压强、动能和势能之和保持不变。
伯努利方程有着广泛的应用。
例如，在喷雾器中，通过减小管径增加流速，从而降低压强，使得液体被吸上来并雾化；在飞机机翼的设计中，利用上下表面流速的差异产生压强差，从而提供升力。
四、黏性流体的流动（一）层流与湍流当流体流速较小时，流体呈现出有规则的层状流动，称为层流；当流速超过一定值时，流体的流动变得紊乱无序，称为湍流。
（二）黏性流体的流动阻力黏性流体在管道中流动时会受到阻力。
阻力的大小与流体的黏度、流速、管道的长度和直径等因素有关。
流体力学第一章基础概念
r
，可以表示为：
x x x 0 , y0 , z 0 , t r r x0 , y0 , z0 , t 分量形式： y y x , y , z , t 0 0 0 z z x , y , z , t 0 0 0
变量x,y,z或参数 ( x0，y0，z0 ) 为Lagrange变量。
几个与流场 V V x, y, z, t 有关的基本概念
若流场不随空间变化-----------均匀流场； 反之，为非均匀场； 若流场不随时间变化-----------定常（稳定）流场； 反之，为非定常（不稳定）场。
Lagrange变量
x x x 0 , y0 , z 0 , t y y x 0 , y0 , z0 , t z z x , y , z , t 0 0 0
二、两种变量
1、Lagrange变量 考虑确定的参考系，取流点的位 置矢径为 r ，且可以表示为：
z
r r x, y, z xi yj zk
x
r
O y
假定某一流点的初始时刻
t 0 位置位于点：( x0，y0，z0 )
则该流点不同时刻的位置矢径为
？
Euler变量
u u x , y , z , t v v x , y, z , t w w x , y, z , t
三、两种变量之间的转换
1、Lagrange变量转化为Euler变量 Lagrange观点下有：
x x x 0 , y0 , z 0 , t y y x 0 , y0 , z0 , t z z x , y , z , t 0 0 0
第一章 流体力学基础ppt课件(共105张PPT)
原
力〔垂直于作用面，记为 ii〕和两个切向 应力〔又称为剪应力，平行于作用面，记为
理
ij，i j），例如图中与z轴垂直的面上受
到的应力为 zz〔法向）、 zx和 zy〔切
电 向），它们的矢量和为：
子
课
件 τ zzix zjy zkz
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主题
西
1.1 概述
安
交 • 3 作用在流体上的力
大 化
子 课 件
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主题
西
1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交
大 思索：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数 R反
化 映了什么？
工 原
理 p1p2
p2
p1 z2
电 子
(0)gR(z2z1)g z1
课
R
件
A A’
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主题
西 1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交 大
•
2．压差计
化 • （2〕双液柱压差计
p1
p2
工•
原•
理
电•
子•
课
件
又称微差压差计适用于压差较小的场合。
z1
1
z1
密度接近但不互溶的两种指示
液1和2 ， 1略小于 2 ；
R
扩p 大1 室p 内2 径与2 U 管1 内g 径之R 比应大于10 。 2
图 1-8 双 液 柱 压 差 计
返回
安
交 大
•
1．压力计
化 • （2〕U形压力计
pa
工 • 设U形管中指示液液面高度差为RA，1 指• 示液
流体力学基础
流体力学基础
流体力学是一门关于流体运动物理学的学科。
它的研究对象是空气以及流体的
运动，以及由此产生的影响。
流体力学通过对各种形式的流体运动，比如紊流、湍流、旋涡、沟槽流、波浪流等，进行实验和理论性研究，来研究这些流体运动背后的物理机制。
流体力学学习的主要内容包括流体（气体和液体）的物理特性，流体的性质和
变化，流体的流动特性（如压强，动能，粘度等），以及它们受影响的因素（如重力，力学力，热力，粘弹性力等）。
另外，它还涉及到流体的机械特性，如轻气体的层流现象、液体的稳定性、湍流的层流现象等，以及特殊现象，如流体边界层和涡动等。
流体力学是一门实用性较强的学科，它不仅可以用于流体运动的分析和计算，
还可用于工程建设和设计中。
它对于研究复杂流体运动特性，特别是准确计算流体运动所产生的荷载促使更精确的设计及加工工艺，是建筑物设计、结构运动、船舶设计及气体传输工程的重要手段。
此外，它还可以用于空气动力学、噪声控制、流固耦合与流体机械等领域的研究。
流体力学的发展一直与数字模拟的发展相关联，我们现今所拥有的多种数字模
拟方法，可以提供更快速，更精确，更高效的流体力学数据，比如压力、速度、流量、粘度等。
当得到这些数据之后，我们可以利用相关的图形数据可视化软件，更好地理解和分析流体力学中的现象。
总之，流体力学是一门既涉及理论又涉及实际的学科，它的研究内容广泛博大，从理论到实践，从宏观到微观，可以让我们充分深入了解流体力学。
它不仅可以帮助我们掌握和掌握流体力学概念，更可以帮助我们应用流体力学实用技术，辅助工程设计，提升效率。
流体力学基础讲解
流体传动
第一章 流体力学基础
7）理想流体：忽略了流体粘性的流体。
结论：理想流体内不存在切应力。 工作介质的物理性质 液体的密度：单位体积液体所具有的质 量，即
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m V
上海交通大学机电控制与物流装备研究所
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流体传动
第一章 流体力学基础
液体的粘性：液体体微团间因相对运 动而产生内摩擦力的性质。 注意： 液体流动时才会出现粘性；静止液体 不呈现粘性。 重要的概念：粘度！是对液体粘性大小的 度量；是选择液压油的主要指标。
流体传动
第一章 流体力学基础
第一章
流体力学基础
流体的力学概念 工作介质的物理性质 流体静力学 流体动力学 气体状态方程 充、放气参数的计算 管道中的流动特性 孔口及缝隙流动特性
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流体传动
第一章 流体力学基础
液体的含气量、空气分离压和汽化压
液体的含气量：液体中所含气体的体积百 分数。
注意：液体中的空气有混入和溶入两种。
问题：什么叫空气的混入和溶入？对液体 物理性质有什么影响？
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原因:(1)静止流体不能承受剪力，即τ=0，故p垂直受压面； (2)因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。
流体静力学基本方程式
一、流体静力学基本方程式
1.基本方程式
zg
p0
p
2
p1
1
作用在流体上的质量力只有重力 均匀的不可压缩流体
z1 z2
fx 0
f y 0 fz －g
o
a
y yC yD
C dA
D
A
hc yc sin
pc pa ghc
即静止液体作用在平面上的总压力等于受压面面积与其形心 处的相对压强的乘积。
研究流体流动的方法
一、欧拉法
1.方法概要
着眼于流场中各空间点时的运动情况，通过综合流场中 所有被研究空间点上流体质点的运动变化规律，来获得整 个流场的运动特性。 流场：充满运动流体的空间。
宾汉型塑性流体 假塑性流体 牛顿流体
膨胀性流体
2.非牛顿流体
0τ
不符合牛顿内摩擦定律的流体
o
du dy
如泥浆、血浆、新拌水泥砂浆、新拌混凝土等。
2 流体静压强及其特性
一、流体的静压强
流体处于绝对静止或相对静止时的压强
p lim P dP A A dA
流体静压强及其特性
二、流体静压强的两个特性
1. 方向性
流体的压缩性和膨胀性
二、流体的膨胀性
流体体积随着温度的增大而增大的性质。
1.体胀系数
单位温度增加所引起的体积相对变化量
V / V
aV T
(1 / K )
流体的压缩性和膨胀性
三、可压缩性流体和不可压缩性流体
1. 可压缩性
流体体积随着压力和温度的改变而发生变化的性质。
2. 可压缩流体和不可压缩流体
静止液体作用在平面上的总压力
二、倾斜平面上的液体总压力(续）
作用在平面ab上的总压力：
Fp +A dFp g sin +A ydA
由工程力学知：
h Dh Ch
F pdFp
b
+A ydA yc A 受压面面积A对OX轴的静矩 y
故 Fp g ( yC sin ) A ghc A ( pc pa ) A
dp gdz
o
dz +dp0 g
基准面
x
积分得： z +pC
g
z1 +p1z2 + p2
g g
流体静力学基本方程式
一、流体静力学基本方程式（续）
2.物理意义
z + p C g
位压 总 势强 势 能势 能
能 hp
z
p0 hp
h
p
a
z o
x
在重力作用下的连续均质不可压所静止流体中，各点 的单位重力流体的总势能保持不变 。
2.牛顿内摩擦定律
牛顿内摩擦定律 实验表明，对于大多数流体，存在
引入比例系数μ ，得：
F A U A du h dy
y U
du
dy
dy h
y
uu+du
o
流体的粘性
一、流体的粘性(续)
3.粘度
y U
dy h
y
u+du u
流体粘性大小的度量,由流体流动
的内聚力和分子的动量交换引起。
o
(1) 动力粘度
V )yF y +F fy p ynq
V
z+Fz
Ff)z
p znq
伯努利方程及其应用
一、伯努利方程
不可压缩理想流体在重力场中的一维定常流动的能量方程。
++
A2
v(u
+v22+gz
+
p
)dA
++
A1
v2 v(u ++gz
2
p
+
)dA
0
v2
p2
v1
p
2
2
2
1
u + v2 +gz +p常数
2
v 2 +gz +p常数
u1 2 1
u6
u2
u3
3
5
4
流线
6u 5 u4
流管 流束 流量
一、流管 流束
1. 流管 流束
流管：在流场内任意作一封闭曲线（不是流线），通过封闭曲线 上所有各点作流线，所形成的一个封闭的管状曲面称为流管。
流束：流管内部的流体称为流束。封闭曲线 无限小时所形成的流管
流管 流束 流量
二、缓变流 急变流
不可压缩流体：不考虑可压缩性的流体
常数
可压缩流体：考虑可压缩性的流体
常数
流体的粘性
一、流体的粘性
1. 粘性的定义
流体内部各流体微团之间发生相对运动时，流体内 部会产生摩擦力（即粘性力）的性质。
库仑实验(1784) 库仑用液体内悬吊圆盘摆动实验证实流体存在内摩擦。
流体的粘性
一、流体的粘性(续)
A
A
3.平均流速
流经有效截面的体积流量除以有效截面积而得到的商
va qv A
连续方程
二、连续方程的其它形式
一维定常流：
v1a A1 v2 a A2 常数
在定常流动条件下，通过流管的任意 有效截面的质量流量是常量。
动量方程
五、定常管流的动量方程
qV (v2 x v1x ) F fx +Fpn x
2. 研究对象
流场
§ 3.1 研究流体流动的方法
二、拉格朗日法
1.方法概要
着眼于流体各质点的运动情况，研究各质点的运动历 程，通过综合所有被研究流体质点的运动情况来获得整个 流体运动的规律。
2. 研究对象
流体质点
迹线与流线
二、流线
1. 定义
在同一瞬间，位于某条线上每一个流体微团的速度矢量都与此 线在该点的切线重合，则这条线称为流线。适于 欧拉方法 。
2
伯努利方程及其应用
Байду номын сангаас
一、伯努利方程（续）
v2 +gz +p常数
2
应用范围：(1) 不可压缩理想流体在重力场中的定常流动； (2) 同一条流线上的不同的点；沿不同的流线 时，积分常数的值一般不相同。
物理意义：不可压缩理想流体在重力场中作定常流动时，沿 流线单位质量流体的动能、位势能和压强势能之 和是常数。
(kg /(m s))
(2) 运动粘度
(m 2 / s)
du
dy
流体的粘性
二、粘性流体和理想流体
1.粘性流体 具有粘性的流体（μ ≠0）。
2.理想流体 忽略粘性的流体（μ=0）。
一种理想的流体模型。
流体的粘性
三、牛顿流体和非牛顿流体
1.牛顿流体
τ
符合牛顿内摩擦定律的流体
如水、空气、汽油和水银等
缓变流：流线平行或接近平行的流动
急变流：流线间相互不平行，有夹角的流动
缓变流
急变流
缓变流 急变流
缓变流
急变流
缓变流 缓变流
急变流
急变流
流管 流束 流量
三、有效截面 流量 平均流速
1.有效截面
处处与流线相垂直的流束的截面
2.流量
单位时间内流经某一规定表面的流体量
r q v v x dAv
qcos( , )v+dA+v ++有效截面：
流体的定义和特征
一、流体的定义
具有流动性的物体（即能够流动的物体）
--在微小剪切力作用下会发生连续变形的特性
流体与固体的区别 固体的变形与受力的大小成正比；
流体的压缩性和膨胀性
一、流体的压缩性
流体体积随着压力的增大而缩小的性质。 1.压缩系数
单位压力增加所引起的体积相对变化量
k V / V p
(m2 / N )