流体力学基础知识(课堂PPT)
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四、静压力分布图 ❖ 垂面、折面、斜面。
15
第三节 流体动力学基础
一、流体动力学基本概念 1.动水压力 ❖ 流动液体中，垂直于液流方向所测得的压力。 2.稳定流：流体流动时，流速、压力、密度等不随时
间而变。 ❖ 非稳定流：流体流动时，流速、压力、密度等随时
间而变化。 3.流线：流体连续质点在某一瞬时的流动方向线。它
3
4．ρ与γ的关系：
G Mg, G M g, VV
g
❖ 液体的ρ和γ随外界压力和温度有一定变化，但变 化值不大，一般视为固定值；气体的ρ和γ随温度、 压强的变化较大。水从0℃升至30℃，密度减小 0.4%,温度较低时(10～20℃),每升高1℃,密度减小 0.15‰；温度较高时（90～100℃），每升高1℃, 密度减小0.7‰。压强每升高一个大气压，水的密 度增加约1/10000。所以，水的热膨胀型、压缩性
很小。但在热水供应中应考虑水的膨胀体积。
❖ 常用：ρ水=1000㎏/m3（4℃）；γ水=9800 N/m3；
ρ空气=1.2㎏/m3(20℃)。
4
二、流体的粘滞性
1．定义：流体质点间或流层间因相对运而产生内摩擦力以反
抗相对运动的性质。此内摩擦力称为粘滞力。
2．粘滞系数：动力粘滞系数µ（Pa.s），运动粘滞系数
流体力学基础知识
❖ 具有流动性的介质，如水、空气、蒸汽等。 这些液体和气体统称流体。流体的基本特性
就是流动性。在学习具体内容之前，需了解
有关流体的基本知识。
1
第一节 流体的主要物理性质
一、流体的惯性、密度和容重
1．惯性
（1）定义：反抗改变其原有运动状态的特性。
or：保持其原有运动状态的特性。
（2）质量越大，惯性越大。
机、液压传动、气动阀、水力闸门等。 3.重度不同，产生的压强不同。同一容器装上不同的
液体，底面压强各不相同。 注意：该规律是同种液体处于静止、连续的条件下 推出，所以，只适用于静止、同种、连续的液体。
12
二、流体静压强的表示法
1.相对压强
❖ 以大气压强为零点起算的压强。它表示给出 的压强比周围大气压大多少。
5
三、流体的压缩性和膨胀性
1．压缩性：T不变时，P增大，V随之减小的 性质。
2．膨胀性：P不变，T升高时，V增大的性质。 3．液体的压缩性和膨胀性均很小，气体则较
明显，但通常均视流体为不可压缩、连续 的理想流体。（连续介质、无粘性流体、 不可压缩流体）
6
第二节 流体静力学基础
❖ 流体不能受拉力、剪切力，但能承受较大的压 力，便于流动。适于管道输送，常用作制冷、 供热的介质。
一、流体静压力及其基本方程式 1. 流体静压力:
由处于静止或相对静止的均质流体施加的力。 Or：作用在整个物体表面积上的称为流体静压 力，而作用在单位面积上的流体静压力称为流 体静压强。
7
❖ 一水箱，任取一截面，上部分作用其上
的力为ΔＰ，面积为ΔＡ，则ΔＡ上的平
均流体静压强
p
❖ 当ΔＡ缩小→ａ点时，比值趋于某一极
2．密度
（1）定义：单位体积的质量。
（2）公式：
V
其中ρ——㎏/m3；M——㎏；V——m3。
2
对非均质流体， lim M
V 0 V
其中ΔM——微小体积ΔV的流体质量； ΔV——包含该点在内的流体体积。
3．容重 （1）定义：单位体积的重量。
（2）公式： ＝G
V
其中 ——N/m3，G——N，V——m3
11
规律：
１.深度相同，压强相同。由于液面是水平面，所以这 些压强相同的点组成的面是水平面，即：水平面是 压强处处相同的面。所以，水平面是等压面。两种 不相混杂的液体的分界面也是水平面，自由表面是 水深为０的各点组成的等压面。
2.液此面即压水强静ｐ压０强变等化值传ｐ递０，的内帕部斯压卡强定ｐ律随。之应变用化于水ｐ压０。
（2）任意点各方向上的流体静压强相等；
任意点的流体静压强的大小与作用面方向
无关，只与该点的位置有关。
9
3.流体静压强的分布规律
❖ 取静止流体中的一与轴线垂直的圆柱体作
隔离体 1 G 2
1 (1 2) 2
1 (1 2) 2
1 h
❖ 水平方向无重力前后左右各方向的水平力处于平 衡状态，合力为0。
❖
ｐ’=ｐ+ｐａ
13
3.真空值
流体中某处的低于大气压强的部分。
ｐｙ=ｐａ-ｐ’ 4.图解ｐ、ｐ’、ｐｙ、ｐａ的关系
压强p
A
A A相对压强pA
绝
pa
对 压
强wk.baidu.com
p’A
大气压强pa B真空度PB=-pBy 相对压强基准0
B
B绝对压强p’B
14
绝对压强基准0
三、单位
1. pa 或N/m2 2. 液柱高度mH2O; mmH2O。
ν（m2/s）。不同流体µ、ν不同，温度较压力对其影响更大。
3．温度与粘滞性
❖ 粘滞性是分子之间的吸引力与分子不规则热运动引起的动量 交换的结果。温度升高，分子之间的吸引力降低，动量增大； 反之，温度降低，分子之间的吸引力增大，动量减小。对液
体，分子之间的吸引力是决定性因素，所以液体的粘滞性 随温度升高而减小；对于气体，分子之间的热运动产生 动量交换是决定性因素，所以，气体的粘滞性随温度升 高而增大。
2.绝对压强
❖ 以没有一点气体存在的绝对真空为零点起算 的压强。或：从绝对零点起算的压强（一个容器
中的气体完全抽空时，其压强为绝对零）。它是 流体的全部压强。
❖ ｐ’ 不能为负，它和ｐａ相比，可大，可小。 因此，ｐ可正可负。当ｐ为正时，称正压（即表 压）。当ｐ为负时，称负压，其绝对值为真空度
（即真空表读数）。
❖ 取斜圆柱体亦可。沿轴线方向外力平衡。圆柱体 端面是任取的，所以该公式为普遍关系式。
10
液面下任一点的压强
p p0 h
❖ 其中，ｐ０——液面压强；ｐ——液体内部 某点的压强； ——容重；ｈ——深度。
❖ 它表示静止液体中，压强随深度按直线变化
的规律。任一点的压强由p0和ｈ两部分组成。
压强的大小与容器的形状无关。
限值，称为ａ点的流体静压强：
p lim 0
•若Ｐ为常数，则 p P
8
❖ 流体静压力、静压强都是压力的一种量度， 其区别在于：前者是作用在某一面积上的 总压力，后者是作用在某一面积上的平均 压力或某一点的压力。
2.流体静压强的特性
（1）其方向垂直于作用面并指向作用面； 否则，就有一个平行于作用面的切向分力， 使流体失去静止状态。
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第三节 流体动力学基础
一、流体动力学基本概念 1.动水压力 ❖ 流动液体中，垂直于液流方向所测得的压力。 2.稳定流：流体流动时，流速、压力、密度等不随时
间而变。 ❖ 非稳定流：流体流动时，流速、压力、密度等随时
间而变化。 3.流线：流体连续质点在某一瞬时的流动方向线。它
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4．ρ与γ的关系：
G Mg, G M g, VV
g
❖ 液体的ρ和γ随外界压力和温度有一定变化，但变 化值不大，一般视为固定值；气体的ρ和γ随温度、 压强的变化较大。水从0℃升至30℃，密度减小 0.4%,温度较低时(10～20℃),每升高1℃,密度减小 0.15‰；温度较高时（90～100℃），每升高1℃, 密度减小0.7‰。压强每升高一个大气压，水的密 度增加约1/10000。所以，水的热膨胀型、压缩性
很小。但在热水供应中应考虑水的膨胀体积。
❖ 常用：ρ水=1000㎏/m3（4℃）；γ水=9800 N/m3；
ρ空气=1.2㎏/m3(20℃)。
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二、流体的粘滞性
1．定义：流体质点间或流层间因相对运而产生内摩擦力以反
抗相对运动的性质。此内摩擦力称为粘滞力。
2．粘滞系数：动力粘滞系数µ（Pa.s），运动粘滞系数
流体力学基础知识
❖ 具有流动性的介质，如水、空气、蒸汽等。 这些液体和气体统称流体。流体的基本特性
就是流动性。在学习具体内容之前，需了解
有关流体的基本知识。
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第一节 流体的主要物理性质
一、流体的惯性、密度和容重
1．惯性
（1）定义：反抗改变其原有运动状态的特性。
or：保持其原有运动状态的特性。
（2）质量越大，惯性越大。
机、液压传动、气动阀、水力闸门等。 3.重度不同，产生的压强不同。同一容器装上不同的
液体，底面压强各不相同。 注意：该规律是同种液体处于静止、连续的条件下 推出，所以，只适用于静止、同种、连续的液体。
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二、流体静压强的表示法
1.相对压强
❖ 以大气压强为零点起算的压强。它表示给出 的压强比周围大气压大多少。
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三、流体的压缩性和膨胀性
1．压缩性：T不变时，P增大，V随之减小的 性质。
2．膨胀性：P不变，T升高时，V增大的性质。 3．液体的压缩性和膨胀性均很小，气体则较
明显，但通常均视流体为不可压缩、连续 的理想流体。（连续介质、无粘性流体、 不可压缩流体）
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第二节 流体静力学基础
❖ 流体不能受拉力、剪切力，但能承受较大的压 力，便于流动。适于管道输送，常用作制冷、 供热的介质。
一、流体静压力及其基本方程式 1. 流体静压力:
由处于静止或相对静止的均质流体施加的力。 Or：作用在整个物体表面积上的称为流体静压 力，而作用在单位面积上的流体静压力称为流 体静压强。
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❖ 一水箱，任取一截面，上部分作用其上
的力为ΔＰ，面积为ΔＡ，则ΔＡ上的平
均流体静压强
p
❖ 当ΔＡ缩小→ａ点时，比值趋于某一极
2．密度
（1）定义：单位体积的质量。
（2）公式：
V
其中ρ——㎏/m3；M——㎏；V——m3。
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对非均质流体， lim M
V 0 V
其中ΔM——微小体积ΔV的流体质量； ΔV——包含该点在内的流体体积。
3．容重 （1）定义：单位体积的重量。
（2）公式： ＝G
V
其中 ——N/m3，G——N，V——m3
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规律：
１.深度相同，压强相同。由于液面是水平面，所以这 些压强相同的点组成的面是水平面，即：水平面是 压强处处相同的面。所以，水平面是等压面。两种 不相混杂的液体的分界面也是水平面，自由表面是 水深为０的各点组成的等压面。
2.液此面即压水强静ｐ压０强变等化值传ｐ递０，的内帕部斯压卡强定ｐ律随。之应变用化于水ｐ压０。
（2）任意点各方向上的流体静压强相等；
任意点的流体静压强的大小与作用面方向
无关，只与该点的位置有关。
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3.流体静压强的分布规律
❖ 取静止流体中的一与轴线垂直的圆柱体作
隔离体 1 G 2
1 (1 2) 2
1 (1 2) 2
1 h
❖ 水平方向无重力前后左右各方向的水平力处于平 衡状态，合力为0。
❖
ｐ’=ｐ+ｐａ
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3.真空值
流体中某处的低于大气压强的部分。
ｐｙ=ｐａ-ｐ’ 4.图解ｐ、ｐ’、ｐｙ、ｐａ的关系
压强p
A
A A相对压强pA
绝
pa
对 压
强wk.baidu.com
p’A
大气压强pa B真空度PB=-pBy 相对压强基准0
B
B绝对压强p’B
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绝对压强基准0
三、单位
1. pa 或N/m2 2. 液柱高度mH2O; mmH2O。
ν（m2/s）。不同流体µ、ν不同，温度较压力对其影响更大。
3．温度与粘滞性
❖ 粘滞性是分子之间的吸引力与分子不规则热运动引起的动量 交换的结果。温度升高，分子之间的吸引力降低，动量增大； 反之，温度降低，分子之间的吸引力增大，动量减小。对液
体，分子之间的吸引力是决定性因素，所以液体的粘滞性 随温度升高而减小；对于气体，分子之间的热运动产生 动量交换是决定性因素，所以，气体的粘滞性随温度升 高而增大。
2.绝对压强
❖ 以没有一点气体存在的绝对真空为零点起算 的压强。或：从绝对零点起算的压强（一个容器
中的气体完全抽空时，其压强为绝对零）。它是 流体的全部压强。
❖ ｐ’ 不能为负，它和ｐａ相比，可大，可小。 因此，ｐ可正可负。当ｐ为正时，称正压（即表 压）。当ｐ为负时，称负压，其绝对值为真空度
（即真空表读数）。
❖ 取斜圆柱体亦可。沿轴线方向外力平衡。圆柱体 端面是任取的，所以该公式为普遍关系式。
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液面下任一点的压强
p p0 h
❖ 其中，ｐ０——液面压强；ｐ——液体内部 某点的压强； ——容重；ｈ——深度。
❖ 它表示静止液体中，压强随深度按直线变化
的规律。任一点的压强由p0和ｈ两部分组成。
压强的大小与容器的形状无关。
限值，称为ａ点的流体静压强：
p lim 0
•若Ｐ为常数，则 p P
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❖ 流体静压力、静压强都是压力的一种量度， 其区别在于：前者是作用在某一面积上的 总压力，后者是作用在某一面积上的平均 压力或某一点的压力。
2.流体静压强的特性
（1）其方向垂直于作用面并指向作用面； 否则，就有一个平行于作用面的切向分力， 使流体失去静止状态。