流体力学基础知识

第一章，绪论

1、质量力：质量力是作用在流体的每一个质点上的力。其单位是牛顿，N。

单位质量力：没在流体中M点附近取质量为d m的微团，其体积为d v，作用于该微团的质量力为dF，则称极限lim(dv→M)dF/dm=f，为作用于M点的单位质量的质量力，简称单位质量力。其单位是N/kg。

2、表面力：表面力是作用在所考虑的或大或小得流体系统（或称分离体）表面上的力。

3、容重：密度ρ和重力加速度g的乘积ρg称容重，用符号γ表示。

4、动力黏度μ：它表示单位速度梯度作用下的切应力，反映了黏滞性的动力性质。其单位为N/（㎡·s），以符号Pa·s表示。

运动黏度ν：是单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。国际单位制单位㎡/s。

动力黏度μ与运动黏度ν的关系：μ=ν·ρ。

5、表面张力：由于分子间的吸引力，在液体的自由表面上能够承受的极其微小的张力称为表面张力。

毛细管现象：由于表面张力的作用，如果把两端开口的玻璃细管竖立在液体中，液体就会在细管中上升或下降h高度的现象称为毛细管现象。

6、流体的三个力学模型：①“连续介质”模型；②无黏性流体模型；③不可压缩流体模型。（P12，还需看看书，了解什么是以上三种模型！）。

第二章、流体静力学

1、流体静压强的两个特性：①其方向必然是沿着作用面的内法线方向；②其大小只与位置有关，与方向无关。

2、a流体静压强的基本方程式：①P=Po+rh，式中P指液体内某点的压强，Pa(N/㎡)；Po指液面气体压强，Pa(N/㎡)；r指液体的容重，N/m³；h指某点在液面下的深度，m；②Z+P/r=C（常数），式中Z指某点位置相对于基准面的高度，称位置水头；P/r指某点在压强作用下沿测压管所能上升的高度，称压强水头。两水头中的压强P必须采用相对压强表示。

b流体静压强的分布规律的适用条件：只适用于静止、同种、连续液体。

3、静止均质流体的水平面是等压面；静止非均质流体（各种密度不完全相同的流体——非均质流体）的水平面是等压面，等密度和等温面。

4、压强的两种计算基准：绝对压强和相对压强。

以绝对真空为零点起算的压强，称为绝对压强，以P′表示。

以当地同高程的大气压强Pa为零点起算的压强，称为相对压强，以P表示。

当相对压强为负值时，称为负压。负压的绝对值称为真空度（即真空表读数），以Pv表示。

5、压强的三种质量单位：1atm=101.325KPa=10.33mH2O=760mmHg

1at=1Kgf/cm²=10mH2O=736mm

6、常用的液柱测压计有：测压管、压差管、微压计。

7、求作用于平面的液体压力的2种方法：①解析法：作用在任意位置，任意形状平面上的水静压力值等于受压面面积与其形心点所受水静压强的乘积。②图解法：作用于平面的水静压力数值上等于压强分布图形的体积。这个体积是以压强分布图形面积为底面积乘以矩形宽度b为高所组成。

8、求曲面上水静压力时，一般将其分为水平方向和铅直方向的分力分别进行计

算。①作用于曲面上的水静压力P的水平分力Px等于该曲面的铅直投影面上的水静压力。②作用于曲面上的水静压力P的铅直分力Pz等于气压力体内的水重。

第三章、一元流体动力学基础

1、描述流体运动的两种方法：①拉格朗日法；②欧拉法。

对比拉格朗日法和欧拉法的不同变量，可以看出两者的区别：前者以a,b,c 为变量，是一定点为对象；后者以x,y,z为变量，是以固定空间点为对象。

2、非恒定流动：流速等物量的空间分布与时间有关的流动。

恒定流动：运动平衡的流动，流场中各点流速不随时间变化，由流速决定的压强，黏性力和惯性力也不随时间变化的流动成为恒定流动。

3、流线：在采用欧拉法描述流体运动时，为了反映流场中的流速，分析流场中的流动，常用形象化的方法直接在流场中绘出反映流动方向的一系列线条，这就是流线。同一质点在各不同时刻所占有的空间位置联成的空间曲线称为迹线。

4、流管：在流场内，取任意非流线的封闭曲线l。经此曲线上的全部点作流线，这些流线组成的管状流面，称为管流。流管以内的流体，称为流束。垂直于流束的断面称为流束的过流断面。当流束的过流断面无限小时，这根流束就称为元流。在本专业实际中，用以输送流体的管道流动，由于流场具有长形流动的几何形态，整个流动可以看作无数元流相加，这样的流动总体称为总流。

5，根据流速是否随流面变化，分为均匀流动和不均匀流动。不均匀流动又按流速随流向变化的缓急，分为渐变流动和急变流动。（注意图）

6、恒定总流能量方程式推导成立条件：①是在恒定流前提下进行的；②是以不可压缩流体为基础的；③是将断面选在渐变流段；④是在两断面间没有能量输入或输出的情况下提出的；⑤是根据两断面间没有分流或合流的情况下推导的；⑥推导用到了均匀流过流断面上的压强分布规律，因此，断面上的压强P和位置高度Z必须取同一点的值。但该点可以在断面上任取。

7、求流速的一般步骤是：分析流动，划分断面，选择基面，写出方程。

8、我们将流段占有的空间称为控制体。控制体的一般定义：控制体是根据问题需要所选择的相对于坐标系为固定的空间体积。

第四章、流动阻力和能量损失

1、沿程损失：在边壁沿程不变的管道上，流动阻力沿程也基本不变，称这类阻力位沿程阻力。克服沿程阻力引起的能量损失为沿程损失。

局部损失：在边界急剧变化的区域，阻力主要地集中在该区域内极其附近，这种集中分布的阻力称为局部阻力。克服局部阻力的能量损失称为局部损失。

2、水头损失: 沿程：hf=λ（ι/d）·(v²/2g) 局部：hm=ξ·v²/2g

压强损失：沿程：Pf=λ(ι/d)·(ρv²/2) 局部：Pm=ξ·v²/2g

式中：ι-管长； d-管径 v-断面平均流速； g-重力加速度；

λ-沿程阻力系数；ξ-局部阻力系数

3、两种流态：层流、紊流。流态的判别条件是：

层流：Re=vd/ν<2000；紊流：Re=vd/ν>2000；

Re=vdρ/μ=vd/ν Re叫做雷诺数。临界流速的雷诺数称临界雷诺数，用Rek 表示，Rek=Vkd/ν=2000。

4、在邻近管壁的极小区域存在着很薄的一层流体，由于固体壁面的阻滞作用，流速较小，因而仍保持为层流运动。该流层称为层流底层。管中心部分为紊流核心。