工程流体力学考试重点

1. 质量力：质量力是作用于每一流体质点（或微团）上的力，与体积或质量成正比。

2. 表面力：表面力是作用在所考虑的流体表面上的力，且与流体的表面积大小成正比。

外界通过接触传递，与表面积成正比的力。

3. 当不计温度效应，压强的变化引起流体体积和密度的变化，称为流体的压缩性。

当流体受热时，体积膨胀，密度减小的性质，称为流体的热胀性。

4. 单位压强所引起的体积变化率（压缩系数dpdVV p 1-=α）。

↑p α越容易压缩。

↓↑⇒=-==E d dp dV dp VE P P αρρα,。

5. 单位温度所引起的体积变化率（体积热胀系数dTdVV V 1=α）。

6. 黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。

当流体内部的质点间或流层间发生相对运动时，产生切向阻力（摩擦力）抵抗其相对运动的特性，称作流体的黏性。

流体的黏性是流体产生流动阻力的根源。

7. dy du AF μ= 其中F ——内摩擦力，N ；dydu ——法向速度梯度，即在与流体方向相互垂直的y 方向流体速度的变化率，1/s ；μ——比例系数，称为流体的黏度或动力黏度，s Pa ∙。

8. dyduμτ= 表明流体层间的内摩擦力或切应力与法向速度梯度成正比。

9. 液体的黏度随温度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。

液体主要是内聚力，气体主要是热运动。

温度↑： 液体的分子间距↑ 内聚力↓； 气体的分子热运动↑ 分子间距↓ 内聚力↑。

10. 三大模型：1）连续介质模型；2）不可压缩流体模型；3）理想流体模型。

11. 当把流体看作是连续介质后，表征流体性质的密度、速度、压强和温度等物理量在流体中也应该是连续分布的。

优点：可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数，从而可以引用连续函数的解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律。

12. 流体静压强的特性：1）流体静压强的方向垂直指向受压面或沿作用面的内法线方向；2）平衡流体中任意一点流体静压强的大小与作用面的方位无关，只与点的空间位置有关。

13. 01,01,01=∂∂-=∂∂-=∂∂-zpZ y p Y x p X ρρρ。

)(Zdz Ydy Xdx dp ++=ρ全微分方程。

14. 在平衡流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。

特性：1）在平衡流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力相互垂直。

当流体处于绝对静止时，等压面是水平面。

2）当两种互不相溶的液体处于平衡状态时，分界面必定是等压面。

15. 对于不可压缩流体，密度ρ是常数，C gpz =+ρ：不可压缩流体静压强基本议程式的物理意义是：z 是单位重量流体对基准平面的位能，gpρ是单位重量的流体具有的压力能，单位重量静止流体的压力能gpρ和位能z 之和为一常数。

这是能量守恒定律在静止流体能量特性的表现。

16. 压强的计量基准：以完全真空（0'=p ）为基准起算的压强称为绝对压强，用'p 表示。

以当地大气压强为基准来计量的压强称为相对压强，用p 表示。

绝对压强'p 总是正值，而相对压强p 则可正可负。

a p p p -='，绝对压强和相对压强之差是一个当地大气压a p 。

17. 压强的三种度量单位：1）用单位面积上的力来表示，即应力单位。

以压强的基本定义出发：Pa （N/m ）；2）以大气压的倍数表示。

以大气压来表示：标准大气压 atm 温度为0℃，海平面上的压强，即101.325kPa 。

工程大气压 at 海拔200米处的正常大气压 1at=1kgf/cm2，1kgf=9.8N ；3）以液柱高度表示压强。

以液柱表示：mH2O,mmH2O 或mmHg 。

18. X C X C X A p A gh P ==ρ 液体作用在柱面上水静压力的水平分力，其大小等于作用在该柱面在铅垂平面的投影面上的水静压力。

水平分力的作用线通过投影面积的压强中心，方向指向柱面。

C h 为平面X A 形心C 处的淹没深度。

19. P Z gV P ρ= 液体作用在柱面上水静压力的铅直分力等于压力体内液体的重量。

20. 22Z X P P P +=合力P 的作用线与水平线的夹角为：)/arctan(X Z P P =θ21. 压力体：实压力体：压力体abc 包含液体体积，垂直分力方向垂直向下。

虚压力体：压力体abc 不包含液体体积，垂直分力方向垂直向上。

22. 描述流体运动的两种方法：1）拉格朗日法：是以流场中每一流体质点作为描述对象的方法，它以流体个别质点随时间的运动为基础，通过综合足够多的质点运动而获得整个流动规律。

2）欧拉法；是以流体质点流经流场中各空间点的运动即以流场作为描述对象研究流动的方法。

23. 欧拉法加速度表达式：zw wy w v x w u t w a z v w y v v x v u t v a z u w y u v x u u t u a z y x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=，加速度由两部分组成：第一bcabac部分是由于某一空间点上的流体质点的速度随时间的变化而产生的，称为当地加速度，又称为时变加速度，twt v t u ∂∂∂∂∂∂,,；第二部分是某一瞬时由于流体质点的速度随空间点的变化而引起的，称为迁移加速度，又称为位变加速度，zuw y u v x u u ∂∂∂∂∂∂,,，当地加速度和迁移加速度之和称为总加速度。

24. 恒定流：又称定常流，是指流场中的流体流动时空间点上各运动要素均不随时间而变化的流动。

25. 非恒定流：又称非定常流，是指流场中的流体流动空间点上各水力运动要素随时间的变化而变化的流动。

26. 流线：是某一瞬时在流场中所作的一条曲线，在这条曲线上的各流体质点的速度方向都与该曲线相切，因此流线是同一时刻，不同流体质点所组成的曲线。

（1）同一时刻的不同流线，不能相交；（2）流线不能是折线，而是一条光滑的曲线；（3）流线簇的疏密反映了速度的大小。

27. 均匀流：是指流场中同一条流线各空间点上的流速相同的流动，否则，则为非均匀流。

28. 非均匀流：非均匀流流场中相应点的流速大小或方向同时沿程改变，即沿流程方向速度分布不均匀。

29. 渐变流是流速的大小和方向沿流线逐渐改变的非均匀流。

两个重要性质：1）渐变流过流断面近似为平面；2）渐变流过流断面上的压强近似按静压分布即C pz =+γ，C 为常数。

30. 急变流是流速的大小和方向沿程急剧改变的流动，其特征是流线间夹角很大或曲率半径较小或二者兼而有之，流线是曲线，过水断面不是一个平面。

31. 根据流场中各运动要素与空间坐标的关系，流体运动又分为一维流动、二维流动和三维流动。

若流体的运动要素是三个空间坐标和时间t 的函数，这种流动称为三维流动。

若只是两个空间坐标和时间t 的函数，就称为二维流动。

若仅是一个空间坐标和时间t 的函数，则称为一维流动。

32. 流束：过流体中任一过流断面上各点作流线，则得到充满流管的一束流线簇，称为流束。

在流束中与各流线相铝直的横截面称为过流断面。

33. （1）有压流动：总流的全部边界受固体边界的约束，即流体完全充满流道的流动；（2）无压流动：总流边界的一部分受固体边界约束，另一部分与气体或空气接触，流体有自由液面的流动；（3）射流：总流边界不受固体边界约束，液流完全与气体或空气接触，形成自由液面的流动。

34. 流量是指单位时间内通过渠道、管道等某一过流断面的通量。

体积流量：⎰=udAQ A（s m /3）；质量流量：⎰=udA Q Am ρ（3m ）。

35. 断面平均流速AQAudA v A==⎰ 36. 恒定总流的连续性方程：22211122211121A v A v dA u dA u A A ρρρρ=⇒=⎰⎰。

对于不可压缩均质流体，由于21ρρ=，则2211A v A v =。

37. 分流：，332211321A v A v A v Q Q Q +=+=38. 汇流：，332211321A v A v A v Q Q Q =+=+39. 恒定总流的能量方程：1）理想流体恒定元流的能量方程：gu p z g u p z 2222222111++=++γγ。

单位重量理想元流的能量方程式一般表达式为：C g u pz =++22γ。

物理意义：z 表示单位重量流体所具有的位置势能（简称位能），γp 表示单位重量流体所具有的压强势能（简称压能），γpz +表示单位重量流体所具有的总势能，g u 22表示单位重量流体所具有的动能，gu p z 22++γ表示单位重量流体所具有的总机械能。

几何意义：z 表示位置水头，γp表示压强水头，γp z +表示测压管水头（又称为静压），g u 22表示速度水头，gu p z 22++γ表示总水头（又称为全压）。

40. 理想不可压缩的元流能量方程的几何意义说明理想不可压缩流体在重力作用下作恒定流动时，沿同一流线（或微元流束）上各点的单位重量流体所具有的位置水头、压强水头和速度水头之和保持不变，即总水头是一常数。

41. 黏性流体恒定总流的能量方程（伯努利方程）21222222111122-+++=++w h gv p z gv p z αγαγ适用条件：1）流体是不可压缩的，流动为恒定流；2）质量力只有重力；3）过流断面为均匀流或渐变流断面；4）两过流断面间没有能量的输入或输出，否则应进行修正，修正如下：21222222111122-+++=±++w h gv p z H gv p z αγαγ式中，H 为单位重量流体流过水泵或风机所获得的能量（取“正号”）或流进水轮机失去的能量（取“负号”）；5）若流动过程中有分流或汇流时，分别列出断面1、2及断面1、3之间的伯努利方程 对于有分流情况：21222222111122-+++=++w h gv p z gv p z αγαγ，31233332111122-+++=++w h gv p z gv p z αγαγ；对于有汇流情况：31233332111122-+++=++w h gv p z gv p z αγαγ，32233332222222-+++=++w h gv p z gv p z αγαγ。

42.注意的问题：1）弄清题意；2）选择合适的过流断面；3）选好基准面；4）求解流量时，一般要结合一维流动的连续性方程联立求解；5）能量方程的1p 和2p 应为同一度量单位，或同为绝对压强或同为相对压强；6）过流断面上的参数，如速度、压强和位置高度，应为同一点的参数。