流体力学要点

流体力学

第一章绪论

1、流体力学是研究流体平衡和宏观运动规律的科学。

研究方法：理论分析方法、实验研究方法、数值计算方法

2、流体:在任何微小的剪切力的作用下都能产生连续变形的物质（流体的流动性）。自然界物质存在的主

要形态:固态、液态和气态。气体、液体统称流体。

①流体具有流动的特征。切力停止作用时，在弹性极限内固体可以恢复原来形状，流体只是停止变形。

②在静止状态下，固体能同时受法向应力和切向应力，流体仅能受法向应力，只有在运动状态下才能

同时受法向应力和切向应力。

③固体有一定的形状，而流体则取其容器的形状。

3、流体力学中研究流体运动时所取的最小流体微元是：体积无穷小而又包含大量分子的流体微团。

连续介质模型：不必去研究流体的微观分子运动，而只研究描述流体运动的宏观物理属性，可以不考虑分子间存在的间隙，而把流体视为有无数连续分布的流体微团组成的连续介质。根据连续介质模型，流体的密度、压强、速度、温度等物理量一般在空间和时间上都是连续分布的，都应该是空间坐标和时间的单值连续可微函数，

4、表面力：与周围流体或物体的相互作用力，分布于有限流体的表面。

质量力：某种力场作用在流体全部质点上的力。质量力的大小与流体的质量成正比。

5、①密度：单位体积流体所具有的质量，以符号ρ表示，单位

对于非均质流体，密度随点而异。均质流体，其密度：

②相对密度（比重）: 在共同的特定条件下某一流体的密度与另一参考流体的密度之比，符号，

③比体积：单位质量的流体所占有的体积称为比体积，用ν表示，单位

④混合气体的密度

6、①压缩性：温度不变时，流体的体积在压力作用下体积缩小的性质。

压缩系数：一定温度下，单位压强增量引起的体积变化率。

②膨胀性：压力不变时，流体的体积随温度升高而增大的性质。

膨胀系数：一定压力下，单位温升引起的体积变化率。

7、①流体的粘性：流体的粘性是指流体流动时产生内摩擦力的性质，粘性是流体的固有物理属性。流体的

粘性只有在运动状态下才能显示出来。

②牛顿内摩擦定律公式为，公式适用条件：牛顿流体做层流运动。

其中为速度梯度,表示与流速相垂直的方向上的速度的变化率。为动力粘度，表明在运动状态下，流体具有抵抗剪切变形速率的能力的量度，单位Pa·s

③切应力τ：单位面积上的内摩擦力

流体流动的速度梯度等于流体微团的角变形速度，各流层间切向应力和流体微团的角变形速度成正比

④运动粘度：动力粘度和密度的比值，用表示，，单位：

⑤流体的动力黏度变化规律：主要与流体的种类及温度有关，液体黏性随温度升高而减小，气体黏性

随温度升高而增大。

8、①自由表面：当液体和气体接触时便会出现液体同气体间的交界面，这个交界面成为液体的自由表面。

表面自由能的大小与面积成正比。表面张力是拉力，单位长度上所受到的拉力定义为表面张力系数，用表示，单位：。温度升高，表面张力减小

②内聚力：同一液体分子之间的吸引力。附着力：液体与固体分子之间的吸引力

附着力大于内聚力，管内液面上升。附着力小于内聚力，管内液面下降。

③毛细现象：当把直径很小两端开口的细管插入液体中时，表面张力的作用将使液体出现升高或下降

的现象。

第二章流体静力学

1、流体静力学研究流体处于平衡状态时各种物理量的分布规律。

流体整体对于地球没有相对运动——绝对静止。

流体整体相对地球有相对运动，但流体各质点之间没有相对运动——相对静止。

流体处于平衡状态时，流层之间以及流体与固体之间没有相对运动，没有切向应力，流体不呈现粘性。

2、压强：在流体内部或流体与壁面间存在的单位面积上的法向作用力。

静压强：流体处于静止状态时，流体的压强。

静压强特点：①流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。②静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关，是点的坐标的连续可微函数。

3、流体平衡微分方程式：物理意义：在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上

的质量力与静压强的合力相平衡。

4、①压强差公式：（）

表明：压强的增量取决于单位质量力和坐标增量。

②在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。

互不掺混的两种液体，平衡时其分界面即等压面。势函数存在的力称为有势的力。

势函数等于常数的面称为等势面。在势力场中质量力垂直于等势面。等势面也是等压面。

③等压面与等密度面平行的流场是正压流场，简称正压流场的流体为正压流体，不可压缩流体是正压

流体。

5、流体静力学基本方程式：（）

适用范围：重力作用下的平衡状态均质不可压缩流体。

物理意义：在重力作用下静止流体中各点的单位重量流体的总势能是相等的。

Z—单位重量流体对某一基准面的位势能。—单位重量流体的压强势能。位势能和压强势能之和称为单位重量流体的总势能。

几何意义：在重力作用下静止流体中各点的静水头都是相等的。单位重量流体具有的能量用液柱高度

来表示称为水头。

—单位重量流体的位置水头。—单位重量流体的压强水头。位置水头和压强水头之和称为静水头。

在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：自由液面上的压强和该点到自由液面的单位面积上的液柱重量。

6、绝对压强：以完全真空时的绝对零压强（）为基准来计量的压强称为绝对压强。

计示压强:以当地大气压强为基准来计量的压强称为计示压强。

真空:负的计示压强，称为真空或负压强。

当压强比当地大气压强低时，流体压强与当地大气压强的差值称为真空度。

真空以液柱表示时称为真空高度。绝对压强等于零的状态称为完全真空。

7、①水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡

静压强分布规律：（）自由液面方程：

②等角速度旋转容器中液体的相对平衡

静压强分布规律：（）自由液面方程：

顶盖中心开口的旋转容器：（）

液体作用在顶盖上的计示压强：

顶盖边缘开口的旋转容器：（（））

液体作用在顶盖上的真空：（）

8、①静止流体作用在平面上的总压力：

平面的形心即平面的几何中心。作用点：

取水平轴为x轴有长方形圆

②静止液体作用在曲面上的总压力：

（）