流体力学知识点大全 吐血整理

1． 从力学角度看，流体区别于固体的特点是：易变形性，可压缩性，粘滞性和表面张力。

2． 牛顿流体: 在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的流体。

即τ=μ*du/dy 。

当n<1时，属假塑性体。

当n=1时，流动属于牛顿型。

当n>1时，属胀塑性体。

3． 流场: 流体运动所占据的空间。

流动分类 时间变化特性： 稳态与非稳态
空间变化特性： 一维，二维和三维
流体内部流动结构： 层流和湍流
流体的性质： 黏性流体流动和理想流体流动；可压缩和不可压缩
流体运动特征： 有旋和无旋；
引发流动的力学因素： 压差流动，重力流动，剪切流动
4. 描述流动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法
拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动，欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动
5. 迹线：流体质点的运动轨迹曲线
流线：任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上各流体质点的速度方向与该曲线的速
度方向一致
性质 a.除速度为零或无穷大的点以外，经过空间一点只有一条流线
b.流场中每一点都有流线通过，所有流线形成流线谱
c ．流线的形状和位置随时间而变化，稳态流动时不变
迹线和流线的区别：流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线；
迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹线。

稳态流动下，流线与迹线是重合的。

6. 流管：流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线，通过此曲线的所有流线构成的管状
曲面。

性质：①流管表面流体不能穿过。

②流管形状和位置是否变化与流动状态有关。

7．涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。

流体速度的旋度▽xV 为流场的涡量。

有旋流动：流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。

无旋运动：流场中速度旋
度或涡量处处为零。

涡线是这样一条曲线，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方向一致。

8. 静止流体：对选定的坐标系无相对运动的流体。

不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f =0
9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2
ω)+c
10. 系统：就是确定不变的物质集合。

特点 质量不变而边界形状不断变化
控制体：是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。

其表面称为控制面。

特点 边界形状不变而内部质量可变
运输公式：系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。

含义：任一瞬时系统内物理量（如质量、动量和能量等）随时间的变化率等
于该瞬时其控制体内物理量的变化率与通过控制体表面的净通量之和。

11. 伯努力方程 g
v g p z g v g p z 222
2222111αραρ++=++ 12. 常见边界条件：1、固壁—流体边界2、液体—液体边界3、液体—气体边界
13. 流动条件说明：稳态——流动过程与时间无关。

不可压缩——流体密度ρ为常数。

一维
流动——流体只在一个坐标方向上流动，且流体速度分布仅与一个空间
坐标有关。

层流——平行流动的流体层之间只有分子作用，牛顿剪切定
理只有在层流条件下才成立 充分发展的流动——流体速度沿流动方向
没有变化的流动 。

狭缝流动——两块足够大的平行平板（或板间距大大小于板宽的平行平板）间的流动 两
种形式——压差流（进出口压力差产生的流动）、剪切流（两壁面相对运
动产生的流动）。

14. 流量：单位时间通过流管内某一横截面的流体
15. 狭缝流动切应力与速度分布一般方程
y yx ∂∂τ= 1C y L
p +∆-*
βρcos 21gL p p p +-=∆* 21221C y C y L p u ++∆-=*μ
μ 管内和套管流动切应力与速度分布一般方程
r
C r L p rz 12+∆-=*τ 212ln 4C r C r L p u ++∆-=*μμ 16. 连续性方程一般式
0t z )ρν (y )ρν (x )ρν (z y x =∂∂+∂∂+∂∂+∂∂ρ 柱坐标中0)(z
)(r 1)r (r r 1t z r =∂∂+∂∂+∂∂+∂∂ρνρνθνρρθ 对不可压缩流体有
0z ν y ν x ν z y x =∂∂+∂∂+∂∂ 0z r 1r )r (r 1z r =∂∂+∂∂+∂∂νθννθ 17. 以应力表示运动方程： X 方向
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂+∂∂z y x
f z ννy ν νx ννt νzx yx xx x x z x ｙx x x ττσρρ 18. 常粘度下的N -S 方程 )(3
1p 1f Dt D 2ννννρν⋅∇∇+∇+∇-= 不可压缩流体的N -S 方程
ννρν2p 1-f Dt D ∇+∇= 19. 平面运动： 这个流场中流体速度都平行于某一平面，且流体各物理量在与该平面垂
直的方向上没有变化的流动。

线流量：是线段与通过线段的法向速度的乘积。

速度环量：封闭曲线上的切向速度v s 沿封闭曲线的积分
20. 速度势函数 或 θ
ϕϕθ∂∂=∂∂=r 1,v r v r 流函数 或θ
ψψθ∂∂=∂∂=-,r 1v r v r 等势线：令速度势函数等于常数的曲线簇。

流线： 流函数为常数的曲线。

流网：流线与等势线交叉组成的表示流动特性的网线。

21. 点源——在无限平面上流体从一点沿径向直线均匀地向各方流出。

点汇——在无限平面上流体沿径向直线均匀地从各方流入一点。

点涡——流体在平面上的纯环流运动
偶极流：点源和点汇的叠加 源环：点源与点涡的叠加 汇环：点汇与点涡的叠加
22. 流动相似 包括几何相似，运动相似，动力相似
雷诺数 Re=μρυμυρυL L L F F ==22黏性力惯性力// 欧拉数 Eu=22惯性力压力//P ρυ
ρυP L L F F == 佛鲁德Fr=Lg g L F F 22重力惯性力/υρρυ== 斯特哈尔数 St=t L L
t F F υρυρυυ==//2惯性力t 惯性力 23. 层流，流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。

湍流，也叫紊流，是一种微观上不规则的流动状态。

24. 边界层厚度：流体速度从u=0到u=0.99uo 对应的流体层厚度
卡门涡街，在80~90<Re<150时，边界层分离点在圆柱体背流面出现稳定的，非对称的，排列有规律的，旋转方向相反的，交替从物体脱落的漩涡，形成两行排列整齐向下运动的涡列。

x y v v x y φ
φ∂∂==∂∂,x y v v y x ψ
ψ∂∂==-∂∂。