流体力学基础概论

第一章绪论表面力：又称面积力，是毗邻流体或其它物体，作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。

它的大小与作用面积成比例。

剪力、拉力、压力质量力：是指作用于隔离体内每一流体质点上的力，它的大小与质量成正比。

重力、惯性力流体的平衡或机械运动取决于：1.流体本身的物理性质（内因）2.作用在流体上的力（外因）流体的主要物理性质：密度：是指单位体积流体的质量。

单位：kg/m3 。

重度：指单位体积流体的重量。

单位： N/m3 。

流体的密度、重度均随压力和温度而变化。

流体的流动性：流体具有易流动性，不能维持自身的形状，即流体的形状就是容器的形状。

静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力，仅能抵抗压力。

流体的粘滞性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切变形的能力。

流体的流动性是受粘滞性制约的，流体的粘滞性越强，易流动性就越差。

任何一种流体都具有粘滞性。

牛顿通过著名的平板实验，说明了流体的粘滞性，提出了牛顿内摩擦定律。

τ=μ(du/dy)τ只与流体的性质有关，与接触面上的压力无关。

动力粘度μ：反映流体粘滞性大小的系数，单位：N•s/m2运动粘度ν：ν=μ/ρ第二章流体静力学流体静压强具有特性1.流体静压强既然是一个压应力，它的方向必然总是沿着作用面的内法线方向，即垂直于作用面，并指向作用面。

2.静止流体中任一点上流体静压强的大小与其作用面的方位无关，即同一点上各方向的静压强大小均相等。

静力学基本方程: P=Po+pgh等压面：压强相等的空间点构成的面绝对压强：以无气体分子存在的完全真空为基准起算的压强 Pabs相对压强：以当地大气压为基准起算的压强 PP=Pabs—Pa（当地大气压）真空度：绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值 PvPv=Pa-Pabs= -P测压管水头：是单位重量液体具有的总势能基本问题：1、求流体内某点的压强值：p = p0 +γh；2、求压强差：p – p0 = γh ；3、求液位高：h = （p - p0）/γ平面上的净水总压力：潜没于液体中的任意形状平面的总静水压力P，大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积。

流体力学知识点总结 第一章 绪论1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。

2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。

3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。

4 作用于流体上面的力（1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。

作用于A 上的平均压应力作用于A 上的平均剪应力应力法向应力切向应力（2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。

（常见的质量力：重力、惯性力、非惯性力、离心力）单位为5 流体的主要物理性质 （1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。

质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。

常见的密度（在一个标准大气压下）： 4℃时的水20℃时的空气（2） 粘性ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAF A ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力，即A 点的压强 ATA ∆∆=→∆lim 0τ 为A 点的剪应力应力的单位是帕斯卡（pa ），1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。

B Ff m =2m s 3/1000mkg =ρ3/2.1mkg =ρ牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。

即以应力表示τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。

由图可知—— 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度） 粘度μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa ·s ”。

动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。

运动粘度 单位：m2/s 同加速度的单位说明：1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。

2）液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。

无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。

流体力学基础知识第一节 流体的物理性质一、流体的密度和重度流体单位体积内所具有的质量称为密度，密度用字母ρ表示，单位为kg/m 3。

流体单位体积内所具有的重量称为重度，重度用γ表示，单位为N/m 3，两者之间的关系为g ργ=，g 为重力加速度，通常g ＝9．806m/s 2流体的密度和重度不仅随流体种类而异，而且与流体的温度和压力有关。

因为当温度和压力不同时，流体的体积要发生变化，所以其密度和重度亦随之变化。

对于液体来讲，密度和重度受压力和温度变化的影响不大，可近似认为它们是常数。

对于气体来讲，压力和温度对密度和重度的影响就很大。

二、流体的粘滞性流体粘滞性是指流体运动时，在流体的层间产生内摩擦力的一种性质。

所谓动力粘度系数是指流体单位接触面积上的内摩擦力与垂直于运动方向上的速度变化率的比值，用μ来表示。

所谓运动粘度是指动力粘度μ与相应的流体密度ρ之比，用ν来表示。

运动粘度或动力粘度的大小与流体的种类有关，对于同一流体，其值又随温度而异。

气体的粘性系数随温度升高而升高，而液体的粘性系数则随温度的升高而降低。

液体粘滞性随温度升高而降低的特性，对电厂锅炉燃油输送和雾化是有利的，因此锅炉燃用的重油需加热到一定温度后，才用油泵打出。

但这个特性对水泵和风机等转动机械则是不利的，因为润滑油温超过60℃时，由于粘滞性下降，而妨碍润滑油膜的形成，造成轴承温度升高，以致发生烧瓦事故。

故轴承回油温度一般保持在以60℃下。

第二节 液体静力学知识一、液体静压力及其特性液体的静压力是指作用在单位面积上的力，其单位为Pa 。

平均静压力是指作用在某个面积上的总压力与该面积之比。

点静压力是指在该面积某点附近取一个小面积△F ，当△F 逐渐趋近于零时作用在△F 面积上的平均静压力的极限叫做该面积某点的液体静压力。

平均静压力值可能大于该面积上某些点的液体静压力值，或小于另一些点的液体静压力值，因而它与该面积上某点的实际静压力是不相符的，为了表示某点的实际液体静压力就需要引出点静压力的概念。

流体力学基础知识概述流体力学是研究流体运动及其力学性质的学科领域，它对于了解和分析自然界中的流体现象、工程设计和科学研究都具有重要的意义。

本文将对流体力学的基础知识进行概述，帮助读者对该领域有一个全面的了解。

一、流体的特性流体是一种连续变形的物质，其特性包括两个基本的属性：质量和体积。

质量是指流体的总重量，而体积则表示流体占据的空间。

流体还具有可压缩性和不可压缩性之分，可压缩流体如气体在受力时体积可变，不可压缩流体如液体则在受力时体积基本保持不变。

二、流体的力学性质1. 流体的静力学性质：静力学研究的是流体在静态平衡下的性质。

静力学方程描述了流体静力平衡的条件，在不同的情况下有不同的方程形式。

例如，对于不可压缩流体，静力平衡方程可以表示为斯托克斯定律。

2. 流体的动力学性质：动力学研究的是流体在运动状态下的性质。

根据流体的性质和流动条件，可以使用纳维-斯托克斯方程或欧拉方程来描述流体运动。

这些方程可以通过流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒得到。

三、流体的流动类型根据流体的运动方式，流体力学将流动分为两种基本类型：层流和湍流。

层流是指流体以有序、平稳的方式流动，流线相互平行且不交叉；而湍流则是流体运动不规则、混乱的状态，流线交叉、旋转和变化。

层流和湍流的转变由雷诺数决定，雷诺数越大，流动越容易变为湍流。

雷诺数是流体力学中一个无量纲的参数，通过流体的密度、速度和长度等特性计算而来。

四、流体的流速分布流体在管道或河流等容器中的流速分布可以通过速度剖面来描述，速度剖面是指流体速度随离开管道中心轴距离的变化关系。

一般情况下，流体在靠近管道壁面处速度较小，在中心位置处速度较大。

速度剖面可用来研究流体流动的特性，例如通过计算剖面的斜率可以确定流体的平均速度。

此外，流体的速度分布还受到管道壁面的摩擦力和流体性质的影响。

五、流体的流量计算流量是指单位时间内通过某一横截面的流体体积，计算流体流量是流体力学中的一项重要任务。

流体力学一、流体静力学基础 包括内容三部分：01流体主要物理特性与牛顿内摩擦定律 02流体静压强 03流体总压力01流体主要物理特性与牛顿内摩擦定律 水银的密度13.6g/cm 3重度γ（也成为容重，N/m3），单位体积流体所具有的能量。

=g γρ流体的压缩系数：1=pa d dV V dp dpρρβ-=-（单位:） ，β值越大，流体的压缩性也越大。

压缩系数的倒数成为流体的弹性模量，用表示，21()dpdV V β=-k=单位:pa=N/m流体的体膨胀系数a ：1=(:)d dVV a T dT dTρρ--=单位质量力：大小与流体的质量成正比（对于均质流体，质量与体积成正比，故又称为体积力）表面力：作用在流体表面的力，大小与面积成正比，它在隔离体表面呈连续分布，可分为垂直于作用面的压力和平行于作用面的切力。

流体的黏性：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质叫做黏性。

此内摩擦力成为黏制力。

du d T AA dy dtθμμ== 式中：T 流体的内摩擦力μ为流体的动力黏度，单位Pa s •。

A 为流体与管壁的接触面积dudy为速度梯度，表示速度沿垂直于速度y 轴方向的变化率 d dtθ为角变形速度 气体动力黏度随温度的升高而增加。

液体动力黏度随温度的升高而降低，例如：油。

运动黏度v （单位：2/m s ）（相对黏性系数）：v μρ=理想流体：假想的无黏性的流体，即理想流体流过任何管道均不会产生能量损失。

[推导过程]：tan()dudt d d dy θθ≈=，即：d dudt dyθ=。

02流体静压强流体净压强的特性：①流体静压强方向与作用面垂直；②各向等值性：静止或相对静止的流体中，任一点的静压强的大小与作用面方向无关，只于该点的位置有关。

帕斯卡定律：0P P gh ρ=+式中：P 为液体内某点的压强0P 为液面气体压强 h 为某点在液面下的深度等压面：流体中压强相等的点所组成的面成为等压面。

流体力学基础知识汇总流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。

流体力学是物理学领域中的一个重要分支，广泛应用于工程学、地球科学、生物学等领域。

本文将从流体力学的基础知识出发，概述流体力学的相关内容。

一、流体静力学流体静力学研究的是静止的流体以及受力平衡的流体。

静止的流体不受外力作用时，其内部各点的压力相等。

根据帕斯卡定律，压强在静止的流体中均匀分布。

流体静力学的重要概念包括压强、压力、密度等。

压强是单位面积上受到的力的大小，而压力是单位面积上受到的力的大小和方向。

密度是单位体积内质量的多少，与流体的压力和温度有关。

二、流体动力学流体动力学研究的是流体在受力作用下的运动规律。

流体动力学的重要概念包括流速、流量、雷诺数等。

流速是单位时间内流体通过某一截面的体积。

流速与流量之间存在着直接的关系，流量等于流速乘以截面积。

雷诺数是描述流体流动状态的无量纲参数，用于判断流体流动的稳定性和不稳定性。

三、伯努利定律伯努利定律是流体力学中的一个重要定律，描述了流体在沿流线方向上的压力、速度和高度之间的关系。

根据伯努利定律，当流体在流动过程中速度增加时，压力会降低；当流体在流动过程中速度减小时，压力会增加。

伯努利定律在飞行、航海、液压等领域有着重要的应用。

四、黏性流体黏性流体是指在流动过程中会发生内部层滑动的流体。

黏性流体的流动过程受到黏性力的影响，黏性力会导致流体的内部发生剪切变形。

黏性流体的流动规律可以通过纳维-斯托克斯方程来描述。

黏性流体在润滑、液体运输、地质勘探等领域有着广泛的应用。

五、边界层边界层是指在流体与固体表面接触的区域，流体的速度在边界层内逐渐从0增加到与远离表面的流体速度相等。

边界层的存在会导致流体的阻力增加。

研究边界层的特性可以帮助理解流体与固体的相互作用，对于设计高效的流体系统具有重要意义。

流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。

流体力学的基础知识包括流体静力学、流体动力学、伯努利定律、黏性流体和边界层等内容。

第一章流体力学基本知识解析第一节流体及其空气的物理性质流动性是流体的基本物理属性。

流动性是指流体在剪切力作用下发生连续变形、平衡破坏、产生流动，或者说流体在静止时不能承受任何剪切力。

易流动性还表现在流体不能承受拉力。

(一) 流体的流动性通风除尘与气力输送涉及的流体主要是空气。

流体是液体和气体的统称，由液体分子和气体分子组成，分子之间有一定距离。

但在流体力学中，一般不考虑流体的微观结构而把它看成是连续的。

这是因为流体力学主要研究流体的宏观运动规律它把流体分成许多许多的分子集团，称每个分子集团为质点，而质点在流体的内部一个紧靠一个，它们之间没有间隙，成为连续体。

实际上质点包含着大量分子，例如在体积为10-15cm3的水滴中包含着3×107个水分子，在体积为1mm3的空气中有2.7×1016个各种气体的分子。

质点的宏观运动被看作是全部分子运动的平均效果，忽略单个分子的个别性，按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。

然而，也不是在所有情况下都可以把流体看成是连续的。

高空中空气分子间的平均距离达几十厘米，这时空气就不能再看成是连续体了。

而我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体均可视为连续体。

所谓连续性的假设，首先意味着流体在宏观上质点是连续的，其次还意味着质点的运动过程也是连续的。

有了这个假设就可以用连续函数来进行流体及运动的研究，并使问题大为简化。

（二）惯性（密度）流体的第一个特性是具有质量。

流体单位体积所具有流体彻底质量称为密度，用符号ρ表示。

在均质流体内引用平均密度的概念，用符号ρ表示：Vm =ρ式中： m ——流体的质量[Kg]；V ——流体的体积[m 3]； ρ——流体密度Kg/m 3。

但对于非均质流体，则必需用点密度来描述。

所谓点密度是指当ΔV →0值的极限（dV dm V m V 0 lim ），即：dV dm V m lim V =∆∆=→∆0ρ公式中，ΔV →0理解为体积缩小为一点，此点的体积可以忽略不计，同时，又必须明确，这点和分子尺寸相比必然是相当大的，它必定包括多个分子，而不至丧失流体的连续性。

大学物理流体力学基础知识点梳理一、流体的基本概念流体是指能够流动的物质，包括液体和气体。

与固体相比，流体具有易变形、易流动的特点。

流体的主要物理性质包括密度、压强和黏性。

密度是指单位体积流体的质量，用ρ表示。

对于均质流体，密度等于质量除以体积；对于非均质流体，密度是空间位置的函数。

压强是指流体单位面积上所受的压力，通常用 p 表示。

在静止流体中，压强的大小只与深度和流体的密度有关，遵循着著名的帕斯卡定律。

黏性是流体内部抵抗相对运动的一种性质。

黏性的存在使得流体在流动时会产生内摩擦力，阻碍流体的流动。

二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的力学规律。

（一）静止流体中的压强分布在静止的均质流体中，压强随深度呈线性增加，其关系式为 p ＝p₀＋ρgh，其中 p₀为液面处的压强，h 为深度，g 为重力加速度。

（二）浮力定律当物体浸没在流体中时，会受到向上的浮力。

浮力的大小等于物体排开流体的重量，即 F 浮＝ρgV 排，这就是阿基米德原理。

三、流体动力学（一）连续性方程连续性方程是描述流体在流动过程中质量守恒的定律。

对于不可压缩流体，在稳定流动时，通过管道各截面的质量流量相等，即ρv₁A₁＝ρv₂A₂，其中 v 表示流速，A 表示横截面积。

（二）伯努利方程伯努利方程反映了流体在流动过程中能量守恒的关系。

其表达式为p ＋1/2ρv² ＋ρgh ＝常量。

即在同一流线上，压强、动能和势能之和保持不变。

伯努利方程有着广泛的应用。

例如，在喷雾器中，通过减小管径增加流速，从而降低压强，使得液体被吸上来并雾化；在飞机机翼的设计中，利用上下表面流速的差异产生压强差，从而提供升力。

四、黏性流体的流动（一）层流与湍流当流体流速较小时，流体呈现出有规则的层状流动，称为层流；当流速超过一定值时，流体的流动变得紊乱无序，称为湍流。

（二）黏性流体的流动阻力黏性流体在管道中流动时会受到阻力。

阻力的大小与流体的黏度、流速、管道的长度和直径等因素有关。

流体力学基础
流体力学是一门关于流体运动物理学的学科。

它的研究对象是空气以及流体的
运动，以及由此产生的影响。

流体力学通过对各种形式的流体运动，比如紊流、湍流、旋涡、沟槽流、波浪流等，进行实验和理论性研究，来研究这些流体运动背后的物理机制。

流体力学学习的主要内容包括流体（气体和液体）的物理特性，流体的性质和
变化，流体的流动特性（如压强，动能，粘度等），以及它们受影响的因素（如重力，力学力，热力，粘弹性力等）。

另外，它还涉及到流体的机械特性，如轻气体的层流现象、液体的稳定性、湍流的层流现象等，以及特殊现象，如流体边界层和涡动等。

流体力学是一门实用性较强的学科，它不仅可以用于流体运动的分析和计算，
还可用于工程建设和设计中。

它对于研究复杂流体运动特性，特别是准确计算流体运动所产生的荷载促使更精确的设计及加工工艺，是建筑物设计、结构运动、船舶设计及气体传输工程的重要手段。

此外，它还可以用于空气动力学、噪声控制、流固耦合与流体机械等领域的研究。

流体力学的发展一直与数字模拟的发展相关联，我们现今所拥有的多种数字模
拟方法，可以提供更快速，更精确，更高效的流体力学数据，比如压力、速度、流量、粘度等。

当得到这些数据之后，我们可以利用相关的图形数据可视化软件，更好地理解和分析流体力学中的现象。

总之，流体力学是一门既涉及理论又涉及实际的学科，它的研究内容广泛博大，从理论到实践，从宏观到微观，可以让我们充分深入了解流体力学。

它不仅可以帮助我们掌握和掌握流体力学概念，更可以帮助我们应用流体力学实用技术，辅助工程设计，提升效率。