流体力学复习资料

流体力学重点知识汇总

编者：翟冬毅韩冠宇武红李姗姗孙荣耀柯慧宇刘培放高士奇（以编写的章节排序）

第一章

连续介质假设:连续介质假设的概念认为流体是由流体质点连续的、没有空隙的充满了流体所在的整个空间的连续介质。

质点（流体微团）：流体质点，是指微观上充分大、宏观上充分小的分子团。

粘滞性及其影响因素：对于流动着的流体，若流体质点之间因相对运动的存在，而产生内摩擦力以抵抗其相对运动的性质，称为流体的粘滞性，所产生的内摩擦力也称为粘滞力，或粘性力。

切应力和牛顿内摩擦定律：（1-14）、（1-15）

动力粘性系数：μ在国际单位制中单位是Pa·s或N·s/m2，单位中由于含有动力学量纲，一般称为动力粘性系数

运动粘性系数：运动粘性系数ν是动力粘性系数μ与流体密度ρ的比值。

梯度与变形的关系：牛顿内摩擦定律（1-14）中反映相对运动的流速梯度du/dt，实际上表示了流体微团的剪切变形速度。

作用力分类：按物理性质，分为惯性力、重力、弹性力、粘滞力、表面张力等；按作用方式，分质量力和表面力两种。质量力是作用于流体的你每一个质点上，并与被作用的流体的质量成比例的力。表面力是作用于流体的表面上，并与被作用的表面面积成比例的力。

第二章

流体静压强特性：1.作用方向垂直并指向作用面。2.静止流体内任意一点的流体静压强的大小与其作用面的方位无关，任意一点的流体静压强在各个方向上相等。

等压面性质：1.在平衡流体中等压面就是等势面。2. 在平衡流体中等压面与质量力正交。

Z：位置水头，又代表位置势能，简称位能。

P/ᵨg：压强水头，又代表压强势能，简称压能。

(P/ᵨg＋Z)：测压管水头，为常数。

绝对压强=相对压强+大气压强：p’=p+p a

真空压强（真空度）：pv=pa- p’

静压强分布图：1.按一定的比例，用线段的长度代表静水压强大小。

2.用箭头表示静水压强的方向。

压力体：1.受液体作用的曲面本身。2.自由液面或自由液面的延长面。

3.由曲面的周边引自自由液面或自由液面的延长面的铅垂柱面。

流体静力学基本方程：dp=ᵨ(fxdx+fydy+fzdz)

水静力学基本方程：p=po+ ᵨgh

平板静水压力计算公式:S= ᵨgH2

曲面静水压力计算公式:PX=ᵨgh c gA x Pz=ᵨgv

U-型管测压计算:p A=-(ᵨ’gH-ᵨgH)

第三章

描述流体运动的两种方法：

（1）拉格朗日法：通过观察每一个流体质点的运动规律来得到整个流体质点的运动规律，又称质点系法。（2）欧拉法：通过观察不同的流体质点经过各固定的空间点时的运动情况来了解流体在整个空间的运动规律。

流场：流体的运动是在一定的空间中进行的，被流体所占据的的空间即称为流场。

流场中某空间点的流体质点加速度a：公式3-8，3-9

当地加速度（又称时变加速度）3-8右边第一项

迁移加速度（又称位变加速度）3-8右边后三项

定常流（恒定流）：对于流场中通过每一空间的各流体质点的运动要素，在不同的时间都保持不变，也就是与时间无关的的流动。

一维流动：描述某种流动的运动要素只是一个坐标的函数的流动。迹线：流体质点在空间运动时留下的轨迹所连成的曲线。

流线定义：指在某一瞬时空间的一条曲线，在该曲线上任一点的流速方向和该点的曲线切线方向重合。

流线基本特性：（1）在定常流中，流线的形状与位置不随时间而改变；（2）在定常流中，流体质点的迹线与流线重合；（3）对同一时刻，流线不可能相交，也不可能分叉或转折，流线是光滑的曲线。参考：例3.1

流管：流线所构成的管状曲面。

元流（微小流束）：充满流管的流动流体。

总流：实际流体在具有一定尺寸的有限规模边界内的流动，也可看做

无数元流的总和。

有效截面：与元流或总流中的流线相垂直的横截面。

断面：元流或总流中的横截面。

过水断面：元流或总流中的有效截面。

流量：单位时间内通过有效截面的流体体积（也称体积流量Q）。

平均流速v和实际点流速u的关系：公式 3-25

均匀流：流体流动的流线均为相互平行的直线。

三个特性：（1）有效截面的形状与尺寸沿流程不变；（2）同一流线各点流速相等，各有效截面上的流速分布相同、平均流速相同；（3）有效截面上的流体动压强分布规律与流体静力学相同，即有效截面上存在点的测压管水头为常数公式2-24；

非均匀流：流体流动的流线不是相互平行的直线的流动。

包括：

渐变流：流动的流线曲率很小可以近似为直线或流线之间的夹角很小。急变流：流动流线的曲率很大，完全不为直线或流线之间的夹角很大。流体流动的连续性微分方程：公式3-28

不可压缩流体连续性微分方程：公式3-31

可压缩流体总流连续性方程：公式3-36

不可压缩流体总流连续性方程：公式3-37

理想流体伯努利方程：公式3-56，表明理想不可压缩流体在重力作用下做定常流动中，沿同一流线或元流上各点总机械能守恒。

参考：例3.2

实际流体元流的伯努利方程：公式3-63

参考：例3.3 例3.4

有能量输入、输出的总流能量方程：公式3-74

定常总流的动量方程：公式3-79

参考例3.6 例3.7

毕托管测速原理：毕托管有两根细管。一管孔口正对液流方向，90

度转弯后液流的动能转化为势能，液体在管内上升的高度是该处的总水头Z+P/pg+V^2/2g；而另一根管开口方向与液流方向垂直，只感应到液体的压力，液体在管内上升的高度是该处的测压管水头（就是相应于势能的那部分水头）Z+P/pg，两管液面的高差就是该处的流速水头V^2/2g，量出两管液面的高差H，则V^2/2g=H，即 V=（2gH)^(1/2),从而间接地测出该处的流速V。

文丘里流量计原理：充满管道的流体，当它流经管道内的节流件时，流速将在文丘里管喉颈处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节文丘里管喉颈前后便产生了压差。流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。

空化现象：体中空泡溃灭时产生的空蚀、噪声、振动和发光等现象。空化噪声是一种很强的水动力噪声，在有关工程中通常应尽量避免。空泡溃灭时产生的脉冲作用加大结构物的振动，也会产生有害影响。总水头与测压管水头线的绘制步骤：参见课本P142最下面。

第四章

沿程水头损失概念：粘性切应力与紊动产生的切应力合起来称为总摩