工程流体力学基本概念复习

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。

工程流体力学复习资料工程流体力学复习资料工程流体力学是一门研究流体在工程中运动和力学性质的学科。

它广泛应用于各个工程领域，如航空航天、汽车工程、建筑工程等。

对于学习和掌握工程流体力学的同学们来说，复习资料是必不可少的工具。

本文将为大家提供一些有关工程流体力学的复习资料，希望对大家的学习有所帮助。

一、流体力学基础知识1. 流体的性质：流体是一种物质状态，具有流动性和变形性。

流体包括液体和气体，其分子之间的相互作用力较小，因此流体的运动过程中，分子之间会发生相互滑动和碰撞。

2. 流体的运动描述：流体的运动可以通过速度场和压力场来描述。

速度场表示流体各点的速度分布情况，压力场表示流体各点的压力分布情况。

3. 流体的连续性方程：连续性方程是描述流体运动的基本方程之一，它表示了质量守恒的原理。

连续性方程可以用来描述流体在管道、河流等封闭系统中的流动情况。

4. 流体的动量守恒方程：动量守恒方程是描述流体运动的另一个基本方程，它表示了动量守恒的原理。

动量守恒方程可以用来描述流体在外力作用下的运动情况。

5. 流体的能量守恒方程：能量守恒方程是描述流体运动的第三个基本方程，它表示了能量守恒的原理。

能量守恒方程可以用来描述流体在热力学过程中的能量转化情况。

二、流体静力学1. 流体的静力学基本概念：流体静力学研究的是静止流体的力学性质。

在流体静力学中，我们需要了解压力、压强、液体的压强传递、浮力等基本概念。

2. 流体的压力：流体的压力是指单位面积上受到的力的大小。

根据帕斯卡定律，流体中的压力在各个方向上是均匀的，且与深度成正比。

3. 流体的浮力：浮力是指物体在液体中受到的向上的力。

根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体所受到的浮力等于物体排开的液体的重量。

三、流体动力学1. 流体的运动描述：流体的运动可以分为层流和湍流两种情况。

层流是指流体的流动方式有序，流线平行且不交叉；湍流是指流体的流动方式混乱，流线交叉且不规则。

工程流体力学知识点总结一、工程流体力学的内容1.流体力学的基本概念工程流体力学是一门重要的工程学科，它是研究运动的流体分布特性、流动过程的动力学特征、流体受力的控制机理以及提供理论支持的工程应用理论。

它综合了物理学、数学、材料学和力学等知识，它包括流体动力学、传热传质、流体力学和流体机械等方面的研究内容。

2.流体动力学流体动力学是流体运动的力学理论，它研究的是流体中的物理量，如流速、压力、密度等的变化和流体运动的规律。

它是流体物理学的基本内容，是工程流体力学的基础理论。

它的研究内容主要包括流体的静力学、流体的流变力学、流体的流动特性、流体的热力学性质、流体的动力学和流体的流动特性等。

3.传热传质传热传质是研究流体在传热和传质的过程中热量和物质的传递机理的一门学科。

它包括流体的热传导、热对流和热辐射、物质的传质、物质输运等方面的内容。

4.流体力学流体力学是一门综合学科，是研究流体的能量、动量和位置变化的动力学特性及其应用的学科。

流体力学研究的内容包括流体的流量和压力、流体的质量和动量、流体的流速、流体的流动特性等。

它主要研究的是流体受力的特性和运动特性，是工程流体力学中最重要的学科之一。

5.流体机械的理论流体机械是研究利用流体动力驱动转子的机械装置的科学，包括机械装置的流体的传动特性、涡轮机械和泵的流量控制、流体中的变频调速以及比热容与流场等。

它是工程流体力学中的重要内容，也是工程设计的重要基础。

二、工程流体力学的应用工程流体力学的基本理论可以应用于各种工程中，如机械制造、空气动力学、海洋技术、热能技术、新能源技术、能源储存和节能技术、化工反应技术等。

它在社会经济建设中发挥着重要作用，可以为社会生产提供良好的环境保护技术手段，也可以为工程设计和技术开发提供依据。

三、简答题1、 稳定流动及不稳定流动。

---在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或局部要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。

2、 产生流动阻力的原因。

---外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。

内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。

3、 串联管路的水力特性。

---串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。

串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。

4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？---不是固定不变的。

通过层流边层厚度及管壁粗糙度值的大小进展比拟。

水力粗糙管。

水力光滑管；∆<∆>δδ5、 静压强的两个特性。

---1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。

2.任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。

6、 连续介质假设的内容。

---即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。

这一假设忽略物质的具体微观构造，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量〔如质量，数度，压力等〕。

这些方程包括描述介质性质的方程和根本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。

7、 实际流体总流的伯诺利方程表达式为〔22222212111122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ〕，其适用条件是稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动。

8、 因次分析方法的根本原理。

---就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须一样，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群π，从而使变量减少。

流体：受到微小剪切力的作用能够发生连续不断变形。

（易于流动，没有固定形状）紊流：是一种随机的三维非定常有旋流动。

紊流的基本特征：1，不规则流动状态；2，参数随时间空间随机变化；3，空间分布大小形状各不相同漩涡；4，具有瞬息万变的流动特征；5，流动参数符合概率规律；6，相邻参数有关联。

镜像法：是确定干扰后流场的方法之一，是一种特别的奇点法。

连续模型：不考虑分子之间的间隔，而把流体看成由无数个流体微团所组成的宏观流体的连续流动。

（必要性：不这样就只能用离散数学求解 合理性：对于分子的运动并不在意） 适用范围：物体特征尺寸/流体分子特征尺寸≧100时适用。

扩散性：流体的分子因随机运动产生矢量位移的运动。

压缩性：温度一定时，流体的体积随着着压力的升高而减少。

不可压均质：c Dt D ==ρρ,0/ 黏性：流体微团发生相对滑移时产生切向阻力的性质。

表面力：作用在分离体表面上的力。

质量力：通过某种力或场作用在全部流体质点上的力。

应力：单位面积上的负表面力。

雷诺应力：在不可压缩流体的雷诺方程中，j i -μμρ称为雷诺应力，当i=j 时为法相。

应力/变形张量：[P]/[S]它是描述运动黏性流体内任一点应力状态的物理量。

耗散函数：Γ表示单位时间内单位体积流体由机械能耗散成热能。

ii ij x P ∂∂'=μ 拉格朗日法：着眼于个别流体质点来研究流体运动。

欧拉法：着眼于流场空间点参数的变化来研究。

当地加速度：Q 变化引起速度变化。

迁移加：Q 不变，因管道形状导致速度改变。

欧拉法好处：1.欧拉法得到的是场，可以用场论分析。

2.用欧拉法得到的运动方程是一阶。

3.工程上关心空间点参数。

本构方程：物质对所受应力的力学相应方程。

（应力与内部变形速度之间的关系）三个假设：假设1：切向应力与变形速度呈线性关系。

假设2：在流体内一点，变形速度主轴均与应力主轴重合。

假设3：每一点的平均法相应力是由不直接依赖于变形速度压强以及同体变形速度成比例的附加应力组合而成。

▲连续介质模型：将流体作为无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质▲压缩性质和膨胀性质：流体在一定的温度下压强增大，体积减小；压强一定，温度变化，体积相应变化。

所有流体都具有这种特性。

▲流体黏性：流体流动时产生的内摩擦力的性质，是物体固有属性，但只有在运动状态下才能显现。

▲影响粘性的因素：①压强：压强改变对气体和液体的粘性的影响有所不同。

由于压强变化，对分子的动量交换影响非常小，所以气体的粘性随压强的变化很小。

压强增大时对分子的间距影响明显，故液体的粘性受压强变化的影响较气体大。

②温度：温度升高时气体的分子热运动加剧，气体的粘性增大，分子距增大对气体粘性的影响可以忽略不计。

对于液体，由于温度升高体积膨胀，分子距增大，分子间的引力减小，故液体的粘性随温度的升高而减小。

而液体温度升高引起的液体分子热运动的变化对粘性的影响可以忽略不计。

▲理想流体：为了处理工程实际问题方便起见建立一个没有黏性的理想流体模型，即把假想没有黏性的流体作为理想流体。

▲牛顿流体：剪切应力和流体微团角变形速度成正比的流体即符合牛顿内摩擦定律的流体▲非牛顿流体：剪切应力和角变形之间不符合牛顿内摩擦定律的流体称为非牛顿流体▲表面张力：自由液体分子间引力引起的，其作用结果使得液面好像一张紧的弹性膜▲毛细现象：由于内聚力和附着力的差别使得微笑间隙的液面上升和下降的现象▲绝对压强：以绝对真空为基准度量的压强▲相对压强/计示压强：以大气压为基准的度量▲真空：当被测流体的绝对压强低于大气压时，测得的计示压强为负值，负的表压强▲流体静压强：当流体处于平衡或相对平衡状态时，作用在流体上的应力只有法向应力而没有切向应力；此时，流体作用面上的法向应力就是静压强p，（单位Pa）▲流体静压强特性：①流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。

②静止流体中任一点的流体静压强和作用面在空间的方位无关，只是坐标点的连续可微函数。

▲欧拉平衡方程物理意义：在静止流体内部的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力和流体静压强相平衡。

工程流体力学复习重点一般把符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，如水，空气，汽油，煤油，乙醇。

不符合牛顿内摩擦定律的流体，称为非牛顿流体，如聚合物溶液，泥浆，血浆，新拌水泥砂浆，新版混凝土，泥石流。

黏度主要与流体的种类和温度有关，黏性是流体分子间的内聚力和分子不规则的热运动产生动量交换的结果。

假设黏度不存在的流体称为理想流体。

作用在流体隔离器表面的力（其大小与作用面积成正比）称为表面力。

与力正交的应力称为压应力或压力，与作用面平行的应力称为剪应力。

作用于流体隔离体内每个流体微团上，其大小与流体质量成比例的力称为质量力。

对于非惯性坐标系，质量力还包括惯性力。

平衡流体中的应力垂直于作用面，并沿着作用面的内法线方向平衡流体中任一一点的静压强大小与其作用面的方位无关等压面：由平衡流体中压力相等的点组成的平面或曲面称为等压面。

等压表面的两个性质：1。

等压面与等势面重合。

2.等压面恒定且与质量力正交。

压力的测量是基于没有大气分子就没有绝对真空的假设。

它被称为绝对压力，用单位表示。

绝对压强和相对压强是按两种不同基准计量的压强，它们之间相差一个当地大气压强pa值拉格朗日方法关注流体中每个粒子的运动，研究每个粒子的运动过程，然后综合所有被研究流体粒子的运动，得出整个运动的研究规律。

欧拉法：以流场内空间点作为研究对象，研究质点通过空间点时运动参数随时间的变化规律把足够的空间点综合起来，得出整个流场的规律。

如果流场中某个空间点上的所有运动元素都不随时间变化，这种流动称为恒定流，否则称为非定常流。

运动要素仅随一个坐标变化的流动称为一元流。

流线是在某一时刻在流场中绘制的空间曲线。

此时，所有粒子的速度向量都与该曲线相切迹线则是同一质点在这一时段内运动的轨迹线。

流线的特征：一一般来说，流线不能相交，它只能是一条平滑的曲线2流场中每一点都有流线通过，流线充满整个流场，这些流线构成某一时刻流场内的流谱。

3.在恒流条件下，流线的形状、位置和流动谱不随时间变化，流线与轨迹一致。

工程流体力学复习要点总结流体力学一，绪论1，流体：宏观：流体是容易变形的物体，没有固定的形状。

微观：在静力平衡时，不能承受拉力或者剪力的物体就是流体。

2.流体分类：液体，气体。

3.流体力学的研究方法：①理论方法②实验法③计算法4.流体介质：是指流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体。

5.连续介质：无穷多个、无穷小的、紧密相邻、连绵不断的流体质点组成的一中绝无间隙的介质。

提出连续介质的目的：①符合实际情况②便于使用数学工具。

6.流体的主要物理性质：a，流体的密度与重度 b，黏性 c，压缩性和膨胀性 d，表面张力。

7.黏性：流体运动时，其内部质点沿接触面相对运动，产生内摩擦力以阻止流体变形的性质，就是流体的黏性。

8.根据牛顿内摩擦定律，流体分为两种：牛顿流体、非牛顿流体。

非牛顿流体分为：塑性流体、假塑性流体、胀塑性流体。

9.μ和ν的单位。

10.黏度变化规律：液体温度升高，黏性降低；气体温度升高，黏性增加。

原因：液体黏性是分子间作用力产生；气体黏性是分子间碰撞产生。

11.流体的压缩性：温度一定时，流体的体积随压强的增加而缩小的特性。

流体的膨胀性：压强一定时，流体的体积随温度的升高而增大的特性。

弹性模量E=1/βp N/m2βp βt12.不可压缩流体：将流体的压缩系数和膨胀系数都看作零的流体。

二，流体静力学1.静止流体上的作用力：质量力、表面力。

质量力：指与流体微团质量大小有关并且集中作用在微团质量中心上的力。

表面力：指大小与流体表面积有关并且分布作用在流体表面上的力。

2.欧拉平衡微分方程：欧拉平衡微分方程的综合形式也叫压强微分公式：3.等压面：流体中压强相等的各点所组成的平面或曲面。

其性质：①等压面也是等势面②等压面与单位质量力垂直③两种不相混合液体的交界面是等压面。

4.绝对压强：以绝对真空为基准计算的压强。

P相对压强：以大气压强为基准计算的压强。

P’真空度：某点的压强小于大气压强时，该点压强小于大气压强的数值。

第一章1、流体的定义：流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质，只要这种力继续作用，流体就将继续变形，直到外力停止作用为止。

2、流体的连续介质假设流体是由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。

表征流体特性的物理量可由流体质点的物理量代表，且在空间连续分布。

3、不可压缩流体—流体的膨胀系数和压缩系数全为零的流体4、流体的粘性是指当流体质点/ 微团间发生相对滑移时产生切向应力的性质，是流体在运动状态下具有抵抗剪切变形的能力。

5、牛顿摩擦定律作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比，其比例系数为流体的动力粘度。

即μ—动力粘性系数、动力粘度、粘度, Array Pa⋅s或kg/(m⋅s)或(N⋅s)/m2。

6、粘性的影响因素（1）、流体的种类（2）、流体所处的状态（温度、压强）压强通常对流体粘度影响很小：只有在高压下，气体和液体的粘度随压强升高而增大。

温度对流体粘度影响很大：对液体，粘度随温度上升而减小；对气体，粘度随温度上升而增大。

粘性产生的原因液体：分子聚力T增大，μ降低气体：流层间的动量交换T增大，μ增大1、欧拉法速度： 加速度：2、流场——充满运动流体的空间称为流场流线——流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。

流线方程流管——由流线所组成的管状曲面称为流管。

流束——流管所充满的流体称为流束。

流量——单位时间通过有效断面的流体量以体积表示称为体积流量Q （m 3/s ）以质量表示称为质量流量Q m （kg/s ）3、当量直径De4、亥姆霍兹(Helmholtz)速度分解定理旋转线变形角变形wdtdzv dt dy u dt dx ===dtdzz u dtdy y u dt dx x u t u Dt Dua x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂==)()(0y z z y x u u z y zx xy xx δωδωδεδεδε-++++=)()(0z x x z y v v x z xy yz yy δωδωδεδεδε-++++=)()(0x y y x z w w y x yz xz zz δωδωδεδεδε-++++=5、粘性流体的流动形态雷诺数的物理意义惯性力粘性力2223l V lV l ma F inerρρ=∝=Vl l lVA dy du A F vis μμμτ==∝=2第四章1、系统 (System)：是一定质量的流体质点的集合。