【土木工程】流体力学复习大纲

流体力学复习大纲

第一章流体的物理性质

（1）密度、重度、比容、比重等的概念和单位；（2）流体的可压缩性和膨胀性、弹性模量的该定义和计算；

（3）流体的粘性、牛顿内摩擦定律及其物理意义；动力粘性系数（动力粘度）、运动粘性系数（运动粘度）等的物理意义和单位；平板实验中平板间速度分布和应力分布形式；液体和气体的粘度随温度变化的规律；

（4）流体质点、连续介质、理想流体、不可压缩流体的概念

第二章流体静力学

（1）平衡流体上的作用力

质量力：单位质量力及其表达式；表面力：法向力、切向力，重点是压强的特点

（2）欧拉平衡微分方程

平衡微分方程推导，欧拉平衡微分方程的综合形式、等压面及其特点

（3）重力场中的流体平衡方程（流体静力学基本方程）

等压面及其特点、绝对压强、相对压强（表压强、真空度）、注意区分真空度和真空表的读数；

压强单位及其换算、同一压强用不同液柱高度表示的换算关系；静压强的测量和计算

（4）绘制平衡流体作用于壁面的压力分布图

注意比例、方向、标注；垂直于受力面

（5）平衡流体对固体壁面的作用力

平板受力计算（包括压力作用点）、柱面体、球体的受力计算，压力体（计算铅垂力）概念及应用

第三章流体运动学基础

（1）流体运动的两种描述方法

质点导数（随体导数）、当地导数（时变导数）、迁移导数（位变导数）

欧拉法中质点导数的表达式及其物理意义，会计算质点加速度；

（2）流线、迹线、过流断面、平均速度、流量（质量流量、体积流量）等基本概念

会求流线方程、迹线方程，注意其中时间在哪种情况下是变量

（3）流体运动分类

均匀流、非均匀流；定常流、非定常流；压力流（管流）、重力流（明渠流动）、

射流及其特点（自由射流的过流断面上的压强都等于大气压）；

（4）流体运动的基本方程——连续方程

一维流动连续性方程、不可压缩三维流动连续性方程及其应用

第四章流体动力学基础

（1）理想流体的运动微分方程（了解）

（2）实际流体的运动微分方程（了解）

（3）流体运动的能量方程（伯努里方程）及其应用

测管水头、位置水头、压强水头、动能水头、测压管坡度、水力坡度、能量损失坡度的概念和表达式；沿流线的伯努里方程及其物理意义；元流和总流的伯努里方程的使用条件和使用技巧；

动能修正系数、均匀流过流断面的静压平衡方程（均匀流过流断面上各点的测压管水头相等）

功率与流量的关系式；水泵的输出功率（有效功率）、输入功率、效率等之间的关系以及有关的计算公式注意能量损失或能量输入项在能量方程中的的位置

（4）恒定总流的动量方程

动量方程的一般表达式：[控制体的流出的全部动量减去流入的全部动量]对时间的变化率等于合外力注意在坐标轴上的投影分量的正负号、注意合外力中不要漏项

（5）运动学和动力学方程综合应用

注意连续性方程、能量方程（伯努里方程）、动量方程等的联合运用

第五章相似原理和量纲分析

（1）量纲和谐原理

（2）量纲分析法（布金汉法与 定理的应用步骤、注意点、使用条件）

（3）相似的概念、主要流动相似准则（雷诺准则、弗里德准则、欧拉准则）及其物理意义

（4）理解自动模型区的概念

第六章层流、紊流及其能量损失

（1）层流和紊流的概念——雷诺实验

流态判别、雷诺数、湿周、水力半径、水力直径，水力半径（直径）与几何半径（直径）的区别；

（2）均匀流的沿程损失

均匀流的切应力方程（均匀流基本方程）、沿程损失通用公式（达西公式）的应用；沿程损失系数的计算（3）圆管中的层流流动特点及其沿程损失

断面切应力分布和速度分布特征、沿程损失系数

（4）紊流特征及其沿程损失

紊流特点、粘性底层、摩阻速度、水力光滑（管）、水力粗糙（管）；管道绝对粗糙度、相对粗糙度；

紊流沿程损失（会使用尼古拉兹曲线、莫迪图），尼古拉兹曲线实验曲线的分区和各区的特性

（5）紊流过流断面的速度分布规律

紊流总应力的构成（粘性切应力、紊动切应力（雷诺应力））及其应力分布规律；

雷诺应力表达式及其物理意义、混合长度理论及其所表示的雷诺应力

紊流过流断面的速度分布对数律及其推导、紊流与层流过流断面的速度分布的特点对比

（6）局部损失及局部损失系数

局部水头损失产生的原因、突扩损失计算公式（包达公式）、突缩损失计算公式、有关特例的损失系数

第七章孔口、管嘴出流与有压管流

（1）薄壁孔口出流

收缩系数、流速系数、流量系数、作用水头、薄壁孔口的自由出流计算、薄壁孔口的淹没出流计算（2）管嘴出流

管嘴自由出流计算、管嘴淹没出流计算、管嘴最大真空度、管嘴出流能力与孔口出流能力的比较

（3）有压管道恒流计算

谢才系数、管壁粗糙系数、比阻等

谢才公式、曼宁公式、长管的流量计算公式、水头损失算术叠加原理、串联管路和并联管路的计算水泵的安装高度、水泵的扬程等术语

第八章明渠均匀流

（1）明渠流概述

湿周、水力半径、边坡系数、底坡等的概念和计算

（2）明渠均匀流的水力特征、基本公式和水力计算

谢才公式、曼宁公式、谢才系数、粗糙系数、水力损失（水头损失）

测压管坡度、能量损失坡度、底坡及其相互关系

（3）明渠均匀流的水力断面的优化计算

宽深比、梯形渠道水力最优断面的宽深比条件、最优水力半径

说明一考试题型

（1）判断题（10分）

（2）填空题（10分）

（3）计算题（80分）

说明二注意事项

（1）与作业、课堂例题的相当

（2）不超出教材范围

（3）注意物理量单位

（4）注意写清楚计算步骤