流体及其主要物理性质

第1章流体及其主要物理性质
一、概念
1、什么是流体？什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；
2、流体粘性的定义；动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；理想流体的
定义及数学表达；牛顿内摩擦定律（两个表达式及其物理意义）；粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；牛顿流体的定义；
3、可压缩性的定义；体积弹性模量的定义、物理意义及公式；气体等温过程、
等熵过程的体积弹性模量；不可压缩流体的定义及体积弹性模量；
4、作用在流体上的两种力。

二、计算
1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。

第2章流体静力学
一、概念
1、流体静压强的特点；理想流体压强的特点（无论运动还是静止）；
2、静止流体平衡微分方程，物理意义及重力场下的简化；
3、不可压缩流体静压强分布（公式、物理意义），帕斯卡原理；
4、绝对压强、计示压强、真空压强的定义及相互之间的关系；
5、各种U型管测压计的优缺点；
6、作用在平面上的静压力（公式、物理意义）。

二、计算
1、U型管测压计的计算；
2、绝对压强、计示压强及真空压强的换算；
3、平壁面上静压力大小的计算。

第3章流体运动概述
一、概念
1、描述流体运动的两种方法（着眼点、数学描述、拉格朗日及欧拉变数）；
2、流场的概念，定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述；
3、一元、二元、三元流动的概念；
4、物质导数的概念及公式：物质导数（质点导数）、局部导数（当地导数）、对
流导数（迁移导数、位变导数）的物理意义、数学描述；流体质点加速度、不可压缩流体、均质不可压缩流体的数学描述；
5、流线、迹线、染色线的定义、特点和区别，流线方程、迹线方程，什么时候
三线重合；流管的概念；
6、线变形的概念：相对伸长率、相对体积膨胀率公式，不可压缩流体的相对体
积膨胀率应为什么？旋转的概念：旋转角速度公式，什么样的流动是无旋的？
角变形率公式。

7、微分形式连续方程的适用条件、物理意义、公式及各种简化形式。

二、计算
1、物质导数的计算，如流体质点加速度或流体质点某物理量对时间的变化率；
2、相对体积膨胀率、旋转角速度、角变形率的计算；
3、流线、迹线方程的计算。

4、微分形式连续方程的应用：判断流动是否存在，求某方向的流动速度等。

第4章理想流体运动基础
一、概念
1、理想流体平衡微分方程（欧拉方程）；
2、沿流线的伯努利方程：公式、各项物理和几何意义、总体物理和几何意义、
适用条件（注意单位重量流体和单位质量流体伯努利方程的不同表达形式式）；
3、毕托管、文丘里流量计测量的参数及测量原理；虹吸管的最大安装高度（最
大许用真空及冷沸腾现象）；
4、势流伯努利方程：公式、各项物理、总体物理意义、适用条件；
5、总流伯努利方程：公式、各项物理和几何意义、总体物理和几何意义、适用
条件（注意方程表达形式及量纲）；缓变流概念及数学描述；动能修正系数概念。

二、计算
1、连续方程同伯努利方程的综合应用（注意伯努利方程的应用）；
第5章粘性流体运动基础
一、概念
1、粘性流体中一点的应力状态与理想流体有什么区别；
2、N-S方程的物理意义；本构方程的定义？切应力公式。

3、流动的两种状态及判断准则数；圆管流动临界雷诺数的值以及计算雷诺数时
的特征长度和特征速度是什么？起始段和充分发展流动的概念；
4、N-S方程的简化，圆管层流的速度分布、切应力分布，最大速度与平均速度
之间的关系；
5、紊流瞬时物理量、时均物理量和脉动物理量的概念及相互关系，脉动物理量的时均值；紊流切应力的构成；圆管紊流的结构（紊流核心区、层流底层、过渡区）；圆管紊流总切应力分布（定性），分子粘性应力及紊流附加应力（雷诺应力）沿圆管不同径向位置有什么样的变化.
二、计算
1、结合第9章进行管道计算（应用连续方程、总流伯努利方程进行管道压力损失计算）。

第6章流体动力学积分方程分析
一、概念
1、系统和控制体的概念；
2、雷诺输运定理公式、适用条件、物理意义以及式中各项的物理意义（具体到
连续方程、动量方程）；
3、积分连续方程、动量方程公式（重点是求和形式的公式）、各项的正负如何判
断。

二、计算
1、积分形式的动量方程、连续方程同伯努利方程的综合应用；（注意坐标系、控
制体的选取、受力分析时尤其要注意表压力是否存在）
第7章量纲分析与动力相似
一、概念
1、什么是力学相似，力学相似包含那些相似，各个相似的定义及相关推论；
2、准则数的定义（哪两种力的比）、数学描述；
3、什么是近似模型法，雷诺相似、弗劳德相似等的定义、适用的流动，应用中
需注意的问题（如模型几何尺寸不能太小等）以及数学描述；自模化的定义；
二、计算
1、近似模型法求解模型或实物流动中的各种参数（如速度、阻力等）。

第8章势流
1、势流的概念，流函数、速度势函数存在的条件、满足拉普拉斯方程的条件，
与速度之间的关系（柯西－黎曼条件）；流函数与流量的关系；等流函数线与流线的关系；速度场有势的概念；等流函数线与等势函数线的关系；流线或等势线密集的地方说明什么？
2、基本平面势流：各种基本平面势流的流函数、速度势函数、速度分布、压强
分布公式，流线、等势线的形状，点源（汇）、点涡流函数和速度势函数中A 的物理意义；奇点；
3、绕圆柱的流动：绕圆柱的无环量流动与有环量流动由哪几种基本平面势流组
成？圆柱面上的速度分布公式，压强分布状态；库塔－儒科夫斯基升力定理（公式、升力方向的判断）；达朗贝尔悖论描述的是什么，为什么会形成这样一个悖论？
第9章管道内的流动
一、概念
1、圆管紊流速度分布（定性），Re与圆管紊流速度分布的关系（定性）；
h轴与功率的关系；
2、水力损失的概念；沿程损失公式、物理意义，不同流态下圆管沿程损失系数
与什么参数有关，如何计算？水力光滑管的概念，莫迪图中不同区域的特点（层流、水力光滑管、完全粗糙区等）；局部损失公式，淹没进口和淹没出口的局部损失系数；
3、当量直径的概念及公式，非圆通道沿程损失计算公式；
4、串联管道和并联管道的特点（流量、水力损失）。

第10章绕物体的粘性不可压缩流动
一、概念
1、什么是边界层？边界层内的流动有什么特点？什么样的流动状况下可将流场
分为边界层和外部势流两个不同的流动区域？
2、边界层内流动的转捩；层流边界层的特点，紊流边界层的特点；判断流态转
化的准则数，顺流平板问题临界雷诺数的值以及计算雷诺数时的特征长度和特征速度是什么？
3、边界层名义厚度的定义；位移厚度（排挤厚度）和动量损失厚度的物理意义
及公式；
4、边界层动量积分方程的适用条件；速度分布在边界上应满足的条件；
5、顺流平板层流边界层、紊流边界层（光滑平板）、混合边界层的厚度、阻力系
数（层流问题采用博拉休斯精确解）和阻力计算公式（参考面积、来流动压和阻力系数的关系）；壁面切应力与到平板前缘距离的定性关系；
6、曲壁边界层分离的必要条件；逆压梯度的数学描述。

二、计算
1、顺流平板层流边界层、紊流边界层（光滑平板）、混合边界层的计算（厚度、
阻力、功率等）；
第11章可压缩流动基础
一、概念
1、当地音速的概念、各种形式的公式及物理意义；马赫数公式；
2、微弱扰动波传播的区域；
3、定常一元等熵流动控制方程组（连续方程、能量方程的各种形式、过程方程、
状态方程）；三种参考状态：等熵滞止状态、临界状态、极限状态的概念；等熵流动过程中热力学参数变化的趋势及同速度变化之间的定性关系；静参数、
滞止参数与马赫数之间的关系（公式）；临界参数与滞止参数之间的关系（公式）；速度系数的概念及公式；气流参数与通道面积的关系；
4、什么是激波；激波的种类；正激波前后静参数、滞止参数、速度、马赫数、
熵的变化（定性）；
5、不同背压下收缩喷管、缩放喷管内流动状况及出口压强的大小（定性）；
二、计算
1、收缩喷管和缩放喷管等熵流动的计算；
2、音速、马赫数的计算。