第1章流体力学基础汇总

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(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。

第一章流体力学基础(10)

Pa s
在物理单位制中： P，泊 SI单位制和物理单位制粘度单位的换算关系为：
1Pa s 10P 第一章流体力学基础
牛顿型流体和非流动流体
1）凡遵循牛顿粘性定义的流体称为牛顿型流体；否则为非流动型流体。牛顿型流体，如水、空气等； 2) 非流动型流体，如某些高分子溶液、悬浮液、泥浆和血液等。 3) 本书所涉及的流体多为牛顿型流体。
第一章流体力学基础
（2）通过喷嘴的流动
1 2
q+w=△h+ g△Z+
1 2 △ u 2
u2 2h1 h2
流体流过收缩喷嘴时获得的动能等于流体韩志的增加
第一章流体力学基础
（3）通过节流阀的流动
q+w=△h+ g△Z+
1 2 △ u 2
h1 h2
流体截流前后的焓值不变
第一章流体力学基础
在过程生产中，有些仪表是以静力学基本方程式为理论依
一、压强与压强差测量
1 U型管液柱压差计指示液密度ρ0，被测流体密度为ρ，图中a、 b两点的压力是相等的，因为这两点都在同一种静止液体（指示液）的同一水平面上。通过这个关系，便可求出p1－p2的值。
指示剂的选择
@ 指示液必须与被测流体不互容； @ 不起化学反应； @ 大于被测流体的密度。指示液随被测流体的不同而不同。
实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不可压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可压缩流体处理。
第一章流体力学基础
稳定流动（定态流动）
稳定流动：流体在流动时，在任一点上的流速、压力等有关物理参数仅随位置变化而不随时间改变。

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。

(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。

化工原理第一章流体力学基础

第一章流体力学基础
m GA uA
17/37
1.3.1 基本概念
三、粘性——牛顿粘性定律
y x
v
内部存在内摩擦力或粘滞力
v=0
内摩擦力产生的原因还可以从动量传递角度加以理解:
v
单位面积上的内摩擦力，N m2
dv x
dy
动力粘度简称粘度
速度梯度
----------------牛顿粘性定律
(2)双液柱压差计
p1
1略小于2
z1
p1 p2 2 1 gR
p1
R
p2
R
p2
1
z1
R 2
0
倾斜式压差计
浙江大学本科生课程化工原理
第一章流体力学基础
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幻灯片2目录
1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 基本概念 1.3.2 质量衡算方程 1.3.3 运动方程一、作用在流体上的力二、运动方程三、N-S方程四、欧拉方程五、不可压缩流体稳定层流时的N-S 方程若干解
v x v y vz 0
t x
y
z
t
vx
x
vy
y
vz
z
v x x
v y y
v z z
0
D
Dt
v x x
v y y
v z z
0
-------连续性方程微分式
若流体不可压缩，则D/Dt=0
v x v y v z 0 x y z
浙江大学本科生课程化工原理
第一章流体力学基础
dy
N m2 ms
Ns m2
Pa s
m
1Pa s 10P 1000cP

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。

第一章流体力学的基础知识

1.质量密度和重力密度；质量密度和重力密度；质量密度和重力密度 2.流体的黏滞性流体的黏滞性 3.流体的压缩性和热胀性流体的压缩性和热胀性
第一章流体力学的基础知识
1.1 流体主要的力学性质
1.1.1 连续介质假设
从微观上讲，流体是由大量的彼此之间有一定间隙的从微观上讲，流体是由大量的彼此之间有一定间隙的单个分子所组成，而且分子总是处于随机运动状态。单个分子所组成，而且分子总是处于随机运动状态。从宏观上讲，流体视为由无数流体质点（或微团）组从宏观上讲，流体视为由无数流体质点（或微团）视为由无数流体质点成的连续介质。成的连续介质。
第一章流体力学的基础知识
1.1 流体主要的力学性质
实验证明，对于一定的流体，内摩擦力与两流体实验证明，对于一定的流体，内摩擦力F与两流体层的速度差du成正比与两层之间的垂直距离dy成反比成正比，成反比，层的速度差成正比，与两层之间的垂直距离成反比，与两层间的接触面积A成正比成正比，与两层间的接触面积成正比，即 F=µAdu/dy （1-4））通常情况下，单位面积上的内摩擦力称为剪应力，通常情况下，单位面积上的内摩擦力称为剪应力，表示，以τ表示，单位为，则式（1-4）变为表示单位为Pa，则式（） τ=µdu/dy （1-5）））、式牛顿粘性定律，式（1-4）、式（1-5）称为牛顿粘性定律，表明流）、）称为牛顿粘性定律体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度梯度成正比。体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度梯度成正比。
第一章流体力学的基础知识
1.2 流体静力பைடு நூலகம்基本概念
变形得 p1/ρ+z1g=p2/ρ+z2g (能量形式（1-9）能量形式)（）能量形式若将液柱的上端面取在容器内的液面上，若将液柱的上端面取在容器内的液面上，设液面上方的压力为p 液柱高度为h，则式（）压力为 a，液柱高度为，则式（1-8）可改写为 p2=pa+ρgh 1-10）（1-10））、式式（1-8）、式（1-9）及式（1-10）均称为静力学基本）、）及式（）均称为静力学基本方程，物理意义在于：方程，其物理意义在于：在静止流体中任何一点的单位位能与单位压能之和(即单位势能为常数。即单位势能)为常数与单位压能之和即单位势能为常数。

【学习】第一章流体力学基础

主题
西 1.2.2 流体静力学基本方程
安
交 • 讨论
大（1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；
化（2）在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上各点的压力工处处相等。压力相等的面称为等压面；
原（3）压力具有传递性：液面上方压力变化时，液体内部各点的压力
理也将发生相应的变化。即压力可传递，这就是巴斯噶定理；
理力学方程可得：
流向
1
z1
2 z2
电
p 1g z1 R p 3
子
R
3
3
课
p 2g2z 0g R p 3
图 1-7
0
U 形压差计
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
安
上的应用
交根据而3、3面为等压面及广义压力的定义
大
化工
p 1 g 1 z p 2 g 2 z 0 gR
安
上的应用
交
大思考：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读
化数 R反映了什么？
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
安交
大 • 2．压差计
上的应用
化（2）双液柱压差计
p1
p2
工
又称微差压差计适用于压差较小的场合。
安
交 • 5.流动类型和雷诺数
大
实验研究发现，圆管内流型由层流向湍流的转变不仅与流速u

第一章流体力学基础知识

物质导数表示流体微团通过点1时密度的瞬时变化率
上式右端第一项反映流场中静止一点密度的瞬时振荡
D V Dt t
五.作用在流体微团上的力流体静平衡方程
• 表面力：相邻流体或物体作用于所研究流体团块外表面，大小与流体团块表面积成正比的接触力。
• 彻体力：外力场作用于流体微团质量中心，大小与微团质量成正比的非接触力。
N ∞ =法向力=合力在垂直于弦线方向分力；A∞ =轴向力=合力在平行于弦线方向分力；
dNu pucos dsu usin dsu dAu pusin dsu ucos dsu
dNl plcos dsl lsin dsl dAl pusin dsl lcos dsl
M z xcp N
xcp
M z N
由图中可以看出， N会产生一个关于前缘的负力矩（使机翼低头），故上式中含有负号。 Xcp定义为翼型压力中心，是翼型上气动力合力作用线与弦线的交点。当合力作用在这个点上时，产生与分布载荷相同的效果。为了确定分布载荷产生的气动力-气动力矩系统，最终的力系可以作用在物体的任何处，只要同时给出关于该点的力矩值。
这种流动称为连续流。连续流流过的空间称为流场。
• 流体微团：想象流场中有一个个小的流体团，体积为dv。宏观上足够小，但其内部含有足够多的分子，依然可以视为连续介质。在流场中运动，流体质量保持不变。
• 控制体：流场中的有限封闭区域。固定在流场中，体积形状保持不变。
• 在连续介质前提下，可以讨论介质内部某一几何点的密度
围绕点P划取一块微小空间，容积为ΔV，所包含介质质量Δm，则该空间内平均密度： = m
取极限ΔV→0，此极限值定义为P点介质密度： = lim m

第一章流体力学基本

γ
G V
（1-2）
γ —流体的密度，kg/m3； G —流体的重力，kg； V—流体的体积，m3。由公式（1-1）与（1-2）可得重力密度与密度的关系式如下: (1-3) 式中：
γ g
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二
流体的压缩性和膨胀性
随着压强的增加，流体体积缩小；随着温度的增高，流体体积膨胀，这是所有流体的共同属性，即流体的压缩性和膨胀性（可压缩性）。 1、流体的膨胀性在一定的压强下，流体的体积随温度的升高而增大的性质称为流体的膨胀性。流体膨胀性的大小用体积膨胀系数 V 来表示，它表示当压强不变时，升高一个单位温度所引起流体体积的相对增加量，即 1 dV （1-4） V dt V 式中 —流体的体积膨胀系数，1/℃，1/K； dt —流体温度的增加量，℃，K； V —原有流体的体积，m3； 3 d V —流体体积的增加量，m 。
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2、质量力
质量力是指作用在流体某体积内所有流体质点上并与这一体积的流体质量成正比的力，又称体积力。在均匀流体中，质量力与受作用流体的体积成正比。由于流体处于地球的重力场中，受到地心的引力作用，因此流体的全部质点都受有重力，这是最普遍的一个质量力。当用达朗伯（D’Alembert）原理使动力学问题变为静力学问题时，虚加在流体质点上的惯性力也属于质量力。惯性力的大小等于质量与加速度的乘积，其方向与加速度方向相反。另外，带电流体所受的静电力以及有电流通过的流体所受的电磁力也是质量力。质量力的大小以作用在单位质量流体上的质量力，即单位质量力来度量。在重力场中，对应于单位质量力的重力数值上就等于重力加速度g。

(整理)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精品文档精品文档是连续的，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精品文档公式中，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。

流体力学章1~4知识点概括

一、第一章流体惯性：(1)、流体的比容：指单位质量流体的体积。

kg m v /13ρ=(2)、流体的重度：指单位体积的流体所具有的重量(所受的重力)。

3/m N gργ= 水的密度：1000kg/m3 重度：9800N/m3流体粘性：(1)、流体的粘性：粘性是流体阻止其发生剪切变形的一种特性，是由流体分子的结构及分子间的相互作用力所引起的。

流体的粘性是流体的固有属性。

(2)、牛顿内摩擦定律： A ）流体的内摩擦切应力：当相邻两层流体发生相对运动时，各层流体之间将因其粘性而产生摩擦力(剪切力)，摩擦应力的大小为：切应力是粘性的客观表现。

速度梯度和流体的变形密切相关，速度梯度愈大，变形愈快，粘性力愈大。

B ）牛顿通过实验证明：内摩擦力的大小与两层之间的速度差及流层接触面积的大小成正比，而与流层之间的距离成反比，即：dyduAF μ±= (3)、粘度：流体粘性的大小用粘度来表示，粘度是流体粘性的度量，它是流体温度和压力的函数。

A)动力粘度μ：是指速度梯度为1/=dy du 时的流层单位面积上的内摩擦力τ。

动力粘度μ表征了流体抵抗变形的能力，即流体粘性的大小。

与流体的种类、温度和压强有关的比例系数，在一定温度和压强下，是常数。

单位：s Pa ⋅；B)运动粘度：ρμυ=。

单位：s m /2(4)温度对粘性的影响：温度对液体和气体粘性的影响截然不同。

温度升高时，液体的粘性降低。

温度升高时，气体的粘性增加。

毛细高度：在20度时的上升高度水：h=30/d(mm) 酒精：h=10/d(mm) 二、第二章3、压强微分公式)(dz f dy f dx f dp z y x ++=ρ4、等压面0)(=++=dz f dy f dx f dp z y x ρyu A F d d μτ==5、流体静力学基本方程C g pz =+ρ gp z g p z ρρ2211+=+1）几何意义：Z 为位置水头，gpρ为压强水头，g p z ρ+为静压水头。

第1章流体力学基本知识-PPT精品

ρ1u1dω1dt＝ρ2u2dω2dt 或 ρ1u1dω1＝ρ2u2dω2
从元流推广到总流，得：
1u1d1 2u2d2
1
2
由于过流断面上密度ρ为常数，以
带入上式，得：
ρ1Q1 ＝ρ2 Q2 Q＝ωv
ρ1ω1v 1＝ρ2ω2v 2
（1－11）（1－11a）
单位时间内通过过流断面dω的液体体积为 udω ＝dQ
4.流量：单位时间内通过某一过流断面的流体体积。一般流量指的是体积流量，单位是 m3/s或L/s。
5.断面平均流速：断面上各点流速的平均值。通过过流断面的流量为
Qvud
断面平均流速为：
v

ud

Q
建筑设备工程
第一章流体力学基本知识第1节流体的主要物理性质第2节流体静压强及其分布规律第3节流体运动的基本知识第4节流动阻力和水头损失第5节孔口、管嘴出流及两相流体简介
本章介绍流体静力学，流体动力学，流体运动的基本知识，流体阻力和能量损失，通过本章的学习可以对流体力学有一个大概的了解，但讲到的内容是很基础的。
确定流体等压面的方法，有三个条件：
必须在静止状态；在同一种流体中；而且为连续液体。
2.分析静止液体中压强分布：
静止液体中压强分布
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有：上表面压力
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有：下底面的静水压力
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有：柱体重力
静压。 rv2/2g－－工程上称动压。
p12vg12 p22vg22h12
p ＋ rv2/2g－－过流断面的静压与动压之和，工程上称全压。

第一篇流体力学第一章流体的基本知识

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第二节作用在流体上的力
• 因为流体几乎不能承受拉力,所以,作用于流体上的表面力只可分解为垂直于表面的法向力和平行于表面的切向力.法向力即压力,切向力即内摩擦力.
• 表面力用单位面积上的表面力来表示.单位面积上的压力称为压应力( 压强),单位面积上的切向力称为切应力.压应力和切应力的单位均为 Pa.
• １.液体的压缩性和热胀性 • 液体的压缩性一般用压缩系数β 来表示.压缩系数是指压强变化１Pa
时,液体体积或密度的相对变化率.
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第一节流体的主要力学性质
• 液体的热胀性一般用热胀系数α 来表示.热胀系数是指温度变化１ K(℃)时,液体体积或密度的相对变化率.
• 液体的压缩性和热胀性都很小,一般情况下可忽略不计.只有在某些特殊情况下,例如水击、热水采暖等问题,才需要考虑水的压缩性和热胀性.
第一节流体的主要力学性质
• 不同的流体有不同的黏度.同一种流体的黏度也会随温度而改变,但液体和气体的黏度随温度变化的规律是不同的.液体的黏度随温度的升高而减小,而气体的黏度随温度的升高而增大.水和空气在一个大气压下的黏度分别见表１-２和表１-３.
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第二节作用在流体上的力
• 一、质量力
• 图１-１所示为流体在圆管中流动时的流速分布图. • 当流体在管道内流动时,紧贴管壁的流体质点附着在管壁上,其流速为
零.管轴心处的流体质点受管壁的影响最小,速度最大.从管壁到轴心,流体速度逐渐增加,形成了抛物线形的速度分布. • 牛顿通过大量的试验研究,提出了牛顿内摩擦定律.
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• 固体具有抗拉、抗压、抗切的能力.要将某一固体拉裂、压碎或切断, 必须施加足够的外力,否则是拉不裂、压不碎、切不断的.但是流体则大不相同,要分裂或切断水体,几乎不用费什么力气,这说明流体抗拉能力极弱,抗切能力也很微小.静止的流体只要受到微小的切力作用就会发生不断的变形,各质点之间发生不断的相对运动.流体的这一特性就被称为流动性.这也是流体便于用管道、渠道进行输送,适宜作为工作介质的主要原因.

流体力学第一章知识点

第一章绪论一、连续介质的概念将流体认为是充满其所占据空间无任何孔隙的质点所组成的连续体。

二、液体的主要物理性质（1）惯性、质量、密度（2）压缩性（热胀性）与表面张力特性压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大的性质；热胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小的性质。

1、对于液体液体的压缩性一般用压缩系数β来表示。

如对液体体积V ，密度ρ，压强增大dp ，密度增大ρd ，压缩系数的定义：dpd ρρβ=压缩系数： dpV dV -=β 单位：N m /2弹性模量：dVdp Vd dp d dp E -====ρρρρβ1单位：2/m N热胀系数：dTV dV dTd =-=ρρα，单位：1-T注：水的热胀性和压缩性非常小，一般可以忽略不计，在某些情况下才需要考虑：水击，热水采暖。

2、对于气体，气体的压缩性和热胀性比较显著。

服从理想气体状态方程：RT p =ρ适用范围：气体的长距离运输以及气体的高速流动中需要考虑气体的压缩性。

（3）粘滞性 dydu A T μτ==dtd dydu θ=（1）上式表明，速度梯度等于直角变形速度。

（3）μ——动力粘滞系数，单位：)/(2s m N ⋅，s Pa ⋅。

含义：单位速度梯度下的切应力。

表现粘滞力的动力性质。

ρμν/=——运动粘滞系数，单位：s cm /2（斯托克斯，St ）含义：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。

（4）流体的粘滞系数都会随着温度的变化而变化，但对压强的变化在一定范围内不敏感。

水和空气的粘滞系数随温度变化的规律是不同的，是因为粘滞性是分子间的吸引力和分子不规则热运动产生动量交换的结果。

（5）满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体（本书重点）；否则是非牛顿流体。

三、理想流体与实际流体模型不考虑粘性作用的流体，称为无粘性流体（或理想流体）。

四、质量力、表面力表面力：AP p A A ∆∆=→∆lim（压强），AT A A∆∆=→∆limτ（切应力）质量力：k Z j Y i X dmF d f++== 2/s m 第二章流体静力学第一节流体静压强及其特性一、流体静压强的定义 A Pp aA ∆∆=→∆l i m二、流体静压强的特性（1）流体静压强的方向是垂直指向受压面的（正压性）；（2）流体静压强的无方向性：在同一点各方向的静压强大小与受压面方位无关。

第一节-流体力学基础知识

（3）过流断面：流体运动时，与元流或总流全部流线正交的横断面。以dw或w示之，单位：m2或cm2。
注意：均匀流的过流断面为平面；
非均匀流的过流断面一般为曲面，其中渐变流的过流断面可视为平面。
（4）流量
体积流量：流体运动时，单位时间内通过过流断面的流体体积。以Q表示，单位：m3/s，L/s。
Gh A
p
-------又称静水力学基本方程式
pa
pa gh pa 水池（坝）壁相对压强分布图
3.流体静压强的测量
文丘里流量计是一种常用的测量有压管道流量的装置，属压差式流量计，常用于测量空气、天然气、煤气、水等流体的流量。它包括“收缩段”、“喉道”和“扩散段”3 部分，安装在需要测定流量的管道上。
2、非恒定流，以下对于流线和迹线的正确说法是( C )。
A.流线和迹线正交 B.流线和迹线重合 C.流线曲线上任意一点的速度矢量与曲线相切 D.流线越密速度越小
• （二）恒定流恒定的流连中续一性个方控程制体式：※过水断面1
1
A1
过水断面2，以及两个断面之间的边壁与液体之间的交界面。从过水断面1上取一
G
V
N/m3
3.密度与容重的关系
G Mg g
VV
4.密度和容重与压力、温度的关系
压力升高
流体的密度和容重增加；
温度升高
流体的密度和容重减小。
（二）流体的粘滞性
1. 流体粘滞性的概念
流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩
擦力（粘滞力）以反抗流体相对运动的性质。
• 水深5m处的相对压强约为多少kPa。
三、恒定流的连续性方程
（一）流体运动的基本概念
1、压力流与无压流（1）压力流：流体在压差作用下流动时，流体整个周围和固体壁相接触，没有自由表面，如供热管道。

《流体力学》各章节复习要点

《流体力学》各章节复习要点第一章：流体力学基本概念1.流体力学的研究对象是流体运动的性质、规律和力学行为。

2.流体和固体的区别，流体的分类和性质。

3.流体的基本力学性质，包括压强、密度和粘度等。

4.流体的运动描述，包括质点、流线、流管和速度场等概念。

5.流体的变形和应力，包括剪切应力、正应力、黏性和流变性等。

第二章：流体静力学1.流体静压力的基本特征，流体静力学方程和压强的传递规律。

2.流体的浮力，浸没体和浮力的计算方法。

3.子液面、大气压和液体柱的压强和压力计的应用。

4.流体的液面，压强分布和压力容器。

第三章：流体动力学基本方程1.流体运动描述的方法，包括拉格朗日方法和欧拉方法。

2.质点、质点流函数和速度场等的关系。

3.流体的基本方程，包括连续性方程、动量方程和能量方程。

4.流体的不可压缩性和可压缩性假设。

第四章：定常流动和流动的形态1.定常流动和非定常流动的概念和特点。

2.流体流动的形态，包括层流和紊流。

3.流体的压强分布和速度分布。

4.流体的速度分布和速度云。

第五章：流体的动能和势能1.流体的动能、动能方程和功率。

2.流体的势能、势能方程和能率。

3.流体的势能和扬程。

第六章：粘性流体力学基本方程1.粘性流体的三个基本性质，包括黏性、切变应力和流变规律。

2.线性流体的黏性流动，包括牛顿黏性流体模型和黏性损失。

3.非线性流体的黏性流动，包括非牛顿流体和粘弹性流体。

第七章：边界层流动1.边界层的概念和特点。

2.压强分布和速度分布的边界层。

3.边界层和物体间的摩擦阻力。

第八章：维持边界层流动的力1.维持边界层流动的作用力，包括压力梯度、粘性力和凸面力。

2.维持边界层流动的条件和影响因素。

第九章：相似定律和模型试验1.流体力学中的相似原理和相似定律。

2.物理模型和模型试验的概念和应用。

第十章：流体力学的应用1.流体力学在水利工程中的应用，包括水力学、河流动力学和波动力学等。

2.流体力学在能源领域中的应用，包括风力发电和水力发电等。

流体力学-知识点

第一章流体的基本概念质量力：f X i Yj Z k =++表面力：0lim =limA A P T p AAτ∆→∆→∆∆=∆∆/w w g s γργγρρ== =/体积压缩系数：111dV d V dpdp Kρβρ=-==温度膨胀系数： 11dV d V dTdTραρ==-pRT ρ= =du du T Adydyμμτμνρ= =第二章流体静力学欧拉平衡微分方程：()dp Xdx Ydy Zdz ρ=++0p p h γ=+ vv a v p p p p p h γ'=-=-=12sin A p l Kl A γα⎛⎫=+= ⎪⎝⎭匀加速水平直线运动中液体的平衡：0arctan s a a ap p x z ax gz C z x g g g γα⎛⎫⎛⎫=+--+==- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=匀角速度旋转运动容器中液体的平衡：2222220222s r r rp p z z C z g g g ωωωγ⎛⎫=+--== ⎪⎝⎭静止液体作用于平面壁上的总压力：1．解析法：C c c D C C J P h A p A y y y Aγ===+2．图解法：静水总压力大小等于压强分布图的体积，其作用线通过压强分布图的形心，该作用线与受压面的交点即是压力中心D 。

第三章流体运动学基础欧拉法：速度为()()(),,,,,,,,,x x y y z z u u x y z t u u x y z t u u x y z t ⎧=⎪=⎨⎪=⎩加速度为x x x x x xx y z y y y y y y x y z z z z z zz x y zdu u u u u a u u u dt t x y zdu u u u u a u u u dt t x y z du u u u u a u u u dt t x y z ∂∂∂∂⎧==+++⎪∂∂∂∂⎪∂∂∂∂⎪==+++⎨∂∂∂∂⎪⎪∂∂∂∂==+++⎪∂∂∂∂⎩()u a u u t ∂=+⨯∇∂0utu t⎧∂≠⎪⎪∂⎨∂⎪=⎪∂⎩非恒定流：恒定流： ()()u u u u ⎧⨯∇≠⎪⎨⨯∇=⎪⎩非均匀流：均匀流：流线微分方程：xyzdx dy dz u u u ==迹线微分方程：xyzdx dy dz dt u u u ===流体微团运动分解：1．亥姆霍兹（Helmhotz ）速度分解定理 2．微团运动分解（1）平移运动（2）线变形运动线变形速度：x xy y z z u xu y u z θθθ∂⎧=⎪∂⎪∂⎪=⎨∂⎪⎪∂=⎪∂⎩（3）角变形运动角变形速度： 121212yz x x z y y x z u u y z u u z x u u x y εεε⎧∂⎛⎫∂=+⎪⎪∂∂⎝⎭⎪⎪∂∂⎪⎛⎫=+⎨ ⎪∂∂⎝⎭⎪⎪∂⎛⎫∂⎪=+⎪∂∂⎪⎝⎭⎩ （4）旋转运动旋转角速度： 121212yz x x z y y x z u u y z u u z x u u x y εεε⎧∂⎛⎫∂=-⎪⎪∂∂⎝⎭⎪⎪∂∂⎪⎛⎫=-⎨ ⎪∂∂⎝⎭⎪⎪∂⎛⎫∂⎪=-⎪∂∂⎪⎝⎭⎩3．有旋运动与无旋运动定义涡量：2xyzij k u xy z u u u ω∂∂∂Ω==∇⨯=∂∂∂有旋流：0Ω≠ 无旋流：0Ω= 即y z x z y xu u y z u u z x u u xy ∂⎧∂=⎪∂∂⎪⎪∂∂=⎨∂∂⎪∂⎪∂=⎪∂∂⎩ 或 000x y z ωωω⎧=⎪=⎨⎪=⎩平面无旋运动：1．速度势函数（简称势函数）(),,x y z ϕ （1）存在条件：不可压缩无旋流。