绪 论 在学习流体力学这门课程之前，本绪论将主要回答以下几个问题：什么是流体力学？它的主要研究内容是什么？为什么要学习流体力学？流体力学的发展历史、研究方法，以及怎样学好流体力学？使同学们对流体力学有一个大致的了解，帮助学生在以后的学习中掌握流体力学的主要脉络和学习方法。 一、流体力学的概念及其研究内容 流体力学(fluid mechanics)是力学的一个独立分支。它是研究流体的平衡和流体的机械运动规律及其在工程实际中应用的一门学科。流体力学的研究对象是流体，包括液体和气体。在力学研究中，根据研究对象的不同，一般可分为：以受力后不变形的绝对刚体为研究对象的理论力学；以受力后产生微小变形的固体为研究对象的固体力学；以受力后产生较大变形的流体为研究对象的流体力学。 流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体，所以流体力学与人类日常生活和生产事业密切相关。它是一门应用较广的科学，航空航天、水运工程、流体机械、给水排水、水利工程、化学工程、气象预报以及环境保护等学科均以流体力学为其重要的理论基础。 20世纪初，世界上第一架飞机出现以后，飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。20世纪50年代开始的航天飞行，使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相联的。这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。 石油和天然气的开采，地下水的开发利用，要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动，这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治，化工中的浓缩、分离和多孔过滤，燃烧室的冷却等技术问题。 燃烧离不开气体，燃烧过程中涉及到许多有化学反应和热能变化的流体力学问题是物理―化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程，涉及气体动力学，从而形成了爆炸力学。 沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等，都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题，这类问题是多相流体力学研究的范围。 等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用下有特殊的运动规律。研究等离子体的运动规律的学科称为等离子体动力学和电磁流体力学，它们在受控热核反应、磁流体发电、宇宙气体运动等方面有广泛的应用。 生物流变学研究人体或其他动植物中有关的流体力学问题，例如血液在血管中的流动，心、肺、肾中的生理流体运动和植物中营养液的输送。此外，还研究鸟类在空中的飞翔，动物在水中的游动等。 在土木工程中，流体力学亦得到了广泛的应用。在给水排水工程中，无论是管网流量流体力学
第一章 绪论
１ 本章考情分析
本章主要介绍了流体力学中的最基本概念和流体的主要力学性质，考试中主要在名词解释、简答
以及小计算题涉及，相对来说属于基础题，但切不可掉以轻心，本章是理解全书的基础。在试卷后五
道计算大题中，本章的内容虽不会直接予以考察，但对于理解题目、分析和计算中占有举足轻重的地
位，所以这一章显得尤为关键。
２．本章框架结构
本章首先介绍了流体的概念，然后介绍了流体的主要力学性质，继而按照流体上力的作用方式分
析了作用在流体上的力。最后阐述了力学模型及三大假设。
３．［考点精讲］
考点一 流体的概念
（１）流体
流体指可以流动的物质，包括气体和液体。
特点（与固体比较）：流体分子间引力较小，分子运动剧烈，分子排列松散，流体不能保持一定的形
状，具有较大的流动性。
（２）气体和液体差别：
一是气体具有很大的压缩性，液体压缩性非常小；
二是气体将充满整个容器，而液体则有可能存在自由液面。
（３）流体的分类：
一、按流体作用力的角度分类：
流体静力学、流体运动学、流体动力学
二、按力学模型分类：
理想流体动力学、
粘性流体动力学、
非牛顿流体力学、
可压缩流体动力学、不可压缩流体动力学
（４）牛顿流体与非牛顿流体
符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，牛顿流体受力后极易变形，是切应力与变形率成正比
的低粘性流体。凡不同于牛顿流体的流体都称为非牛顿流体。1——蔡增基《流体力学》
考点精讲及复习思路常见的牛顿流体：空气，水，酒精，特定温度下的石油等；
常见的非牛顿流体：聚合物溶液，原油，血液等。
（５）实际流体和理想流体
实际流体：粘度不为０的流体称为实际流体或粘性流体。
理想流体：粘性为０的流体称为理想流体或无粘流体。
（６）不可压缩流体：
不可压缩流体是指每个质点在运动全过程中密度不变的流体，对于均值的不可压缩流体，密度是
是处处都不变化，即ρ＝常数。
液体分子距很难缩小，而可以认为液体具有一定的体积，因此通常称为不可压缩流体
考点二 连续介质假设
（１）连续介质假设定义
第一章，绪论
1、质量力：质量力是作用在流体的每一个质点上的力。其单位是牛顿，N。
单位质量力：没在流体中M点附近取质量为dm的微团，其体积为dv，作用于该微团的质量力为dF，则称极限lim(dv→M)dF/dm=f，为作用于M点的单位质量的质量力，简称单位质量力。其单位是N/kg。
2、表面力：表面力是作用在所考虑的或大或小得流体系统（或称分离体）表面上的力。
3、容重：密度ρ和重力加速度g的乘积ρg称容重，用符号γ表示。
4、动力黏度μ：它表示单位速度梯度作用下的切应力，反映了黏滞性的动力性质。其单位为N/（㎡·s），以符号Pa·s表示。
运动黏度ν：是单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。国际单位制单位㎡/s。
动力黏度μ与运动黏度ν的关系：μ=ν·ρ。
5、表面张力：由于分子间的吸引力，在液体的自由表面上能够承受的极其微小的张力称为表面张力。
毛细管现象：由于表面张力的作用，如果把两端开口的玻璃细管竖立在液体中，液体就会在细管中上升或下降h高度的现象称为毛细管现象。
6、流体的三个力学模型：①“连续介质”模型；②无黏性流体模型；③不可压缩流体模型。（P12，还需看看书，了解什么是以上三种模型！）。
第二章、流体静力学
1、流体静压强的两个特性：①其方向必然是沿着作用面的内法线方向；②其大小只与位置有关，与方向无关。
2、a流体静压强的基本方程式：①P=Po+rh，式中P指液体内某点的压强，Pa(N/㎡)；Po指液面气体压强，Pa(N/㎡)；r指液体的容重，N/m³；h指某点在液面下的深度，m；②Z+P/r=C（常数），式中Z指某点位置相对于基准面的高度，称位置水头；P/r指某点在压强作用下沿测压管所能上升的高度，称压强水头。两水头中的压强P必须采用相对压强表示。
b流体静压强的分布规律的适用条件：只适用于静止、同种、连续液体。
3、静止均质流体的水平面是等压面；静止非均质流体（各种密度不完全相同的流体——非均质流体）的水平面是等压面，等密度和等温面。
第一章
1. 何谓连续介质假定？引入的目的意义何在？
从微观上讲，流体由分子组成，分子间有间隙，是不连续的，但流体力学是研究流体的宏观机械运动，通常不考虑流体分子的存在，而是把真实流体看成由无数连续分布的流体微团（或流体质点）所组成的连续介质，流体质点紧密接触，彼此间无任何间隙。这就是连续介质假设。
引入意义：第一个根本性的假设。将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可作为时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学中的问题。
2.何谓流体的粘性？温度对流体粘性的影响如何？
粘性是流体所特有的性质，自然界中的任何流体都具有粘性，只是有大有小。
1、定义：流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质。温度是影响粘度的主要因素。当温度升高时，液体的粘度减小，气体的粘度增加。
第二章
1.何为压力体、压力中心？
由承受压力的曲面、曲面边缘向上引垂面与自由液面或延长线（面）相交形成的无限多微小体积的总和。总压力：作用于某一面上的总的静压力。P 单位：N (牛) 总压力的作用点称为压力中心
2.流体静压力有哪些特性？
流体静压强：静止流体作用在单位面积上的力。p
静压强作用方向永远沿着作用面内法线方向——方向特性。
静止流体中任何一点上各个方向的静压强大小相等，而与作用面的方位无关，即p只是位置的函数p=p( x , y , z ) ——大小特性。（各向相等）
3.等压面及其特性如何？
定义：同种连续静止流体中，静压强相等的点组成的面。（p＝const）
① 等压面就是等势面。因为 dUdp 。
② 作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面。
第三章
1.描述液体运动有哪两种方法，它们的区别是什么？
拉格朗日法和欧拉法
区别：
拉格朗日法：以运动着的流体质点为研究对象，跟踪观察个别流体质点在不同时间其位置、流速和压力的变化规律，然后把足够多的流体质点综合起来获得整个流场的运动规律。
