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⼯程流体⼒学复习纲要⼀、绪论1、流体和固体都具有物质的基本属性：1. 由⼤量的分⼦组成；2. 分⼦不断作随机热运动；3. 分⼦与分⼦之间存在着分⼦⼒的作⽤。
2、易流动性是流体区别于固体的根本标志，可压缩性是⽓体区别于液体的根本标志3、标准状况下，1cm 3液体约3.3×1022个分⼦，相邻分⼦间距约为 3.1×10-8 cm 。
1cm 3⽓体约2.7× 1019个分⼦，相邻分⼦间距约为 3.2×10-7 cm 。
4、流体质点:1. 流体质点的宏观尺⼨⾮常⼩；2. 流体质点的微观尺⼨⾮常⼤；3. 流体质点具有空间和时间的宏观物理量；4. 流体质点间没有空隙，连续不断。
5、连续介质：流体质点看作是流体介质的基本单位，因此流体是由⽆穷多个、⽆穷⼩、连绵不断的流体质点所组成的⽆间隙的连续介质。
连续介质模型：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的⼀种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的⼀种假设模型： u =u(t, x, y, z)。
6、流体具有压缩性和膨胀性，⽓体较液体显著。
g pV nRT mR T == 8314/(.)g R R J kg K M M== V ＝V （T ，p ） P 不变，T ↑，V ↑； T 不变，P ↑，V ↓7、流体的体胀系数（膨胀系数）⽓体：8、流体的（等温）压缩系数（率）⽓体： 9、流体的体积弹性模量当K ⼤，流体可压缩性⼩，反之，可压缩性⼤。
液体：压缩率⼩，体积弹性模量很⼤，如果混⼊⽓体，K ⼤⼤的下降。
10、将可压缩性很⼩的流体近似看成不可压缩流体。
11、粘性的定义：流体运动时内部产⽣内摩擦⼒（切应⼒）的这种性质称流体的粘性。
粘性是流体本⾝的⼀种属性，只有当流层发⽣相对运动，产⽣内摩擦⼒时，粘性才表现出来。
静⽌流体不呈现粘性。
粘性产⽣的原因：1. 分⼦间相互吸引⼒ ——⽜顿内摩擦定律2. 分⼦不规则热运动的动量交换注意这⾥求出来的是切应⼒！12、粘度：)K (1/lim 10-→?=??=dt dV V T V V t v α)K (11-=T v α)Pa (1/lim 10-→?-=??-=dp dV V p V V p T κ)Pa (11-=p Tκ)Pa (1dVdp VK T-==κ常数=ρdy dvµτ±=1.）动⼒粘度µ 表⽰单位速度梯度下流体内摩擦应⼒的⼤⼩，直接反应了流体粘性的⼤⼩，单位为 N?s/m 2=Pa ? s 。
流体力学复习要点流体力学复习要点第一章绪论1.1流体的主要物理力学性质1、流体的主要物理力学性质包括哪几部分？2、水的密度为1000kg/m33、牛顿内摩擦定律4、牛顿内摩擦定律表明内摩擦力的大小与流体的角变形速率成正比5、流体的黏度，运动黏性系数与动力黏性系数的关系；液体的μ随温度的升高而减小，气体的μ随温度的升高而增大1.2作用在流体上的力1、按作用方式的不同分为：表面力和质量力2、单位质量力是作用在单位质量流体上的质量力1.3流体的力学模型1、常用的物理力学模型：连续介质模型、理想流体、不可压缩流体。
2、连续介质模型是指的流体是一种毫无空隙的充满其所占空间的连续体的假定。
流体质点指的是大小同一切流体空间相比微不足道，又含有大量分子具有一定质量的流体微元。
3、理想流体是指假定流体没有黏性4、不可压缩流体是指假定流体的密度是一个常数第一章流体静力学2.1静止流体中压强的特征1、静压强的定义2、静止流体中压强的特征：（1）静止流体只能承受压应力，压强的方向垂直指向作用面（受力面的内法线方向）（2）流体内同一点的静压强的大小在各个方向均相等2.2流体平衡微分方程1、等压面：压强相等的空间点构成的面2、对于仅受重力作用的联通的同一均质流体，等压面为水平面。
2.3重力作用下流体静压强的分布规律1、p z C gρ+= 当质量力仅为重力时，静止流体内部任一点的p z gρ+是常数 2、0p p g ρ=+h 3、压强的度量：相对压强、绝对压强、真空度。
4、静压强分布图的绘制2.4压强的测量一般采用仪器测得都是相对压强2.5流体的相对平衡1、等加速直线运动的流体的等压面：倾斜面2、等角速旋转运动的流体的等压面：旋转抛物面2.6液体作用在平面上的总压力1、解析法c F p A= c c c +D I y y y A=（注意一下：y D 代表的是什么） 2、图解法F=bS 2.6作用在曲面上的液体压力1、压力体的组成有3个面，分别是：2、压力体的绘制第二章流体运动理论与动力学基础3.1流体运动的描述方法欧拉法中加速度由两部分组成：位变加速度、时变加速度（或者说迁移加速度和当地加速度）3.2流场的基本概念（分类）1、按照运动要素是否随时间发生变化，分为：恒定流和非恒定流2、按照运动要素与坐标变量之间的关系分为：一元流、二元流和三元流。
一、是非题.1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。
（错误）2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数. (正确）3.附面层分离只能发生在增压减速区. （正确）4.等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少. （错误）5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。
（错误）6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。
(正确)7.流体的静压是指流体的点静压. (正确）8.流线和等势线一定正交。
（正确）9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动. （正确）10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加,压力减小。
（正确）11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
（正确）12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。
（正确)13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。
（正确）14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。
(正确）15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
(正确）16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。
（错误）17。
流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大. (错误 )18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。
（错误)二、填空题。
1、1mmH2O= 9.807 Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。
3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。
4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时惯性力与粘性力的对比关系.5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为 ,总阻抗S为。
串联后总管路的流量Q为，总阻抗S为。
6、流体紊流运动的特征是脉动现像，处理方法是时均法 .7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力和局部阻力 .8、流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转流动和变形运动。
9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了惯性力与弹性力的相对比值。
10、稳定流动的流线与迹线重合。
三、简答题1、 稳定流动与不稳定流动。
---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部分要素随时间改变，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。
通过层流边层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较。
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结构，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基本的物理定律，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、 因次分析方法的基本原理。
---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相同，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。
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、牛顿内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— 动力粘性系数、动力粘度、粘度, Pa s 或kg/(m s)或(N s)/m 2。
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：分子内聚力 T 增大，μ 降低 气体：流层间的动量交换 T 增大，μ 增大dy duμτ=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—— 流管内所充满的流体称为流束。
流量—— 单位时间内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 Qm （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w dtdzv dt dy u dt dx ===dtdzz u dt dy y u dt dx x u t u Dt Du a 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。
一、是非题.1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面. (错误）2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。
（正确）3.附面层分离只能发生在增压减速区. (正确)4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。
(错误）5.相对静止状态的等压面一定也是水平面. (错误）6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。
（正确)7.流体的静压是指流体的点静压。
（正确）8.流线和等势线一定正交。
(正确）9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。
(正确)10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。
（正确)11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。
（正确）12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小，压力增加。
(正确）13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心. （正确)14.相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量. （正确)15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。
（正确）16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面. (错误）17。
流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。
（错误）18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。
（错误）二、填空题。
1、1mmH2O= 9。
807 Pa2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法 .3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性.4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时惯性力与粘性力的对比关系.5、流量Q1和Q2，阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联后总管路的流量Q为，总阻抗S为。
串联后总管路的流量Q为，总阻抗S为。
6、流体紊流运动的特征是脉动现像,处理方法是时均法。
7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力和局部阻力。
8、流体微团的基本运动形式有: 平移运动、旋转流动和变形运动 .9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,他反映了惯性力与弹性力的相对比值。
10、稳定流动的流线与迹线重合。
1. 质量力：质量力是作用于每一流体质点（或微团）上的力，与体积或质量成正比。
2. 表面力：表面力是作用在所考虑的流体表面上的力，且与流体的表面积大小成正比。
外界通过接触传递，与表面积成正比的力。
3. 当不计温度效应，压强的变化引起流体体积和密度的变化，称为流体的压缩性。
当流体受热时，体积膨胀，密度减小的性质，称为流体的热胀性。
4. 单位压强所引起的体积变化率（压缩系数dpdVV p 1-=α）。
↑p α越容易压缩。
↓↑⇒=-==E d dp dV dp VE P P αρρα,。
5. 单位温度所引起的体积变化率（体积热胀系数dTdVV V 1=α）。
6. 黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。
当流体内部的质点间或流层间发生相对运动时，产生切向阻力（摩擦力）抵抗其相对运动的特性，称作流体的黏性。
流体的黏性是流体产生流动阻力的根源。
7. dy du AF μ= 其中F ——内摩擦力，N ；dydu ——法向速度梯度，即在与流体方向相互垂直的y 方向流体速度的变化率，1/s ；μ——比例系数，称为流体的黏度或动力黏度，s Pa ∙。
8. dyduμτ= 表明流体层间的内摩擦力或切应力与法向速度梯度成正比。
9. 液体的黏度随温度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。
液体主要是内聚力，气体主要是热运动。
温度↑： 液体的分子间距↑ 内聚力↓； 气体的分子热运动↑ 分子间距↓ 内聚力↑。
10. 三大模型：1）连续介质模型；2）不可压缩流体模型；3）理想流体模型。
11. 当把流体看作是连续介质后，表征流体性质的密度、速度、压强和温度等物理量在流体中也应该是连续分布的。
优点：可将流体的各物理量看作是空间坐标和时间的连续函数，从而可以引用连续函数的解析方法等数学工具来研究流体的平衡和运动规律。
12. 流体静压强的特性：1）流体静压强的方向垂直指向受压面或沿作用面的内法线方向；2）平衡流体中任意一点流体静压强的大小与作用面的方位无关，只与点的空间位置有关。
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、牛顿内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：分子内聚力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—— 流管内所充满的流体称为流束。
流量—— 单位时间内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w dtdzv dt dy u dt dx ===dtdzz u dt dy y u dt dx x u t u Dt Du a 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。
控制体就是流场中某个确定的空间区域。
2、雷诺输运方程在定常流动的条件下：3、连续性方程 —— 质量守恒定律系统质量m 保持不变，积分形式的连续性方程：4、伯努利方程适用条件：（1）理想流体；（2）不可压缩流体；（3）质量力为重力；（4）定常流动；（5）沿流线的一维流动；5、定常流动的动量方程 定常流动作用力dmd B =β⎰⎰==dV dm B βρβ0=∂∂⎰cv dV tβρ)(∑∑+=S m F F F6、纳维尔－斯托克斯(Navier-Stokes)方程，简称N-S方程x方向的运动微分方程（动量方程）：y方向z方向矢量形式：理想流体1;01;01=∂∂-=∂∂-=∂∂-zpfypfxpfzyxρρρ1、π定理列出影响该物理现象的全部n 个变量，则 选择m 个基本量纲；从所列变量中选出 m 个重复变量；用重复变量与其余变量中的一个建立无量纲方程，从而获得n -m 个无量纲数组； 建立无量纲数组方程2、相似原理两种流动现象相似的充分必要条件是：❑ 属同一种类现象，能够用同一微分方程所描述； ❑ 单值条件相似；❑ 由单值条件中的物理量所组成的相似准则在数值上相等。
3、近似模化法 （1）、弗劳德模化法即（2）、雷诺模化法 即 或（3）、欧拉模化法 即 或0),,(21=n x x x f 0),(21=-m n F πππ r F Fr '='''22l g V gl V ='=Re Re νν'''=l V Vl l V C C C ν='Eu Eu =22'''V p V p ρρ=ρCC C V p 2=1、粘性流体总流伯努里方程2、湍流雷诺应力τt粘性流体管内湍流流动时，湍流切应力τ由牛顿切应力τl 和雷诺应力τt 两部分组成，即，湍流粘性系数：层流底层的厚度δ：速度分布3、单一圆管内流动的能量损失 三种形式的待求问题： 形式一已知：Q ，d （和ε，l ，ν，ζ）， 求 h wjf w h h h ∑+∑=g V d lh f 22λ=g V h j 22ζ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d f ελRe,)(结构f =ζλδRe 8.32=d形式二已知：d ，h w （和ε，l ，ν，ζ），求 Q形式三已知：Q ，h w （和ε，l ，ν，ζ），求 d第七章1、边界层的基本特征 （1）、与物体特征长度L 相比，边界层厚度δ很小，即δ/L <<1； （2）、边界层内沿物面法向速度变化剧烈，即速度梯度∂u /∂y 很大； （3）、边界层内粘性力和惯性力为同一数量级； （4）、边界层沿流动方向逐渐增厚； （5）、边界层内流体流动分为层流和湍流两种流态，用Re x 数判别； （6）、边界层内压强p 与y 无关，即p ＝ p (x )，边界层各横截面上的压强等于同一截面上边界层外边界上的压强 2、3、绕平板流动边界层的近似计算（1）、平板层流边界层的近似计算 （2）、平板湍流边界层的近似计算（3）、平板混合边界层的近似计算• 在 条件下， • 在条件下，221∞=U A F C D Dρ212Re 46.121-∞==∴LDD bL U F C ρ512Re 072.021-∞==∴LDD bL U F C ρ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-=---L x L x C cx c x L DM215151Re 46.1Re 074.0Re 074.0()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=2154Re 46.1Re 074.0x x I 7510Re 105≤≤⨯L LLDMIC Re Re 074.0 51-=9510Re 105≤≤⨯L()LL DM IC Re Re lg 455.0 58.2-=νμρUxUx Re x ==4、颗粒在静止流体中的自由沉降重力：⏹ 流体的浮力：⏹ 流体的阻力：⏹ 自由沉降速度U f ：5➢ 阻力系数：gd W s ρπ361=gd F B ρπ361=22214fD D U d C F ρπ⋅=⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⨯≤≤≤≤++≤=5102Re 100048.01000Re 14.0Re 6Re241Re Re24DC1、势函数对于不可压缩流体，连续性方程2、流函数dz z dy y dx x wdz vdy udx d ∂∂+∂∂+∂∂=++=ϕϕϕϕ002222222=∇=∂∂+∂∂+∂∂⇒=∂∂+∂∂+∂∂ϕϕϕϕzy x zw y v x u 0=+-=∂∂+∂∂=udy vdx dy ydx xd ψψψ1、气体一维定常等熵流动——基本方程连续性方程：运动方程：状态方程：能量方程汇总能量方程：2、喷管中的流动音速流动（Ma = 1）最大流量3、有摩擦的绝热管流结论：1、摩擦的效果相当于使截面缩小，而不论通道截面原来的变化趋势如何。
2、在实际的缩放喷管中，气流在喉部下游某个截面上达到音速。
3、亚音速气流进入有摩擦的绝热直管，流速不断增加，在最大管长达音速。
延长C VA =ρdxdpdx dV V ρ1-=01)1(2=⇒=⇒-=dVdA Ma V A Ma dVdA管道的结果是：流量减小，即Mai 减小。
4、超音速气流进入有摩擦的绝热直管，流速不断降低，在最大管长达音速。
延长管道的结果是：在管内产生激波，气流变亚音速，然后在另一最大管长达音速，流量不变，除非管道过分长。
4、（1）、绕流 马赫角：理论上的最大偏转角（2）、激波 — 无数条马赫压缩波叠加而成，也称冲波 ❑ 激波的强度可远远大于膨胀波。
❑ 气流通过激波后，参数将发生突跃变化➢ 速度突跃地降低；➢ 压强、温度、密度突跃地增大。
5、喷管在非设计工况下的流动。
