(完整版)流体力学
1 第1章 绪论
一、概念
1、 什么是流体？
在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体（易流动性是命名的由来）
流体质点的物理含义和尺寸限制？
宏观尺寸非常小，微观尺寸非常大的任意一个物理实体
宏观体积极限为零，微观体积大于流体分子尺寸的数量级
什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；
假设组成流体的最小物质是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断组成，质点之间不存在间隙。
分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸
2、 可压缩性的定义；
作用在一定量的流体上的压强增加时，体积减小
体积弹性模量的定义、与流体可压缩性之间的关系及公式；
Ev=-dp/（dV/V） 压强的改变量和体积的相对改变量之比
Ev=1/Κt 体积弹性模量越大，流体可压缩性越小
气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量；
等温Ev=p
等嫡Ev=kp k=Cp/Cv
不可压缩流体的定义及体积弹性模量；
作用在一定量的流体上的压强增加时，体积不变
Ev=dp/(dρ/ρ） （低速流动气体不可压缩) (完整版)流体力学
2 3、 流体粘性的定义;
流体抵抗剪切变形的一种属性
动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；
动力粘度：μ，单位速度梯度下的切应力 μ=τ/（dv/dy)
运动粘度：ν，动力粘度与密度之比，v=μ/ρ
理想流体的定义及数学表达;
v=μ=0的流体
牛顿内摩擦定律(两个表达式及其物理意义）；
τ=+-μdv/dy（τ大于零）、τ=μv/δ
切应力和速度梯度成正比
粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；
液体：液体分子间的距离和分子间的吸引力，温度升高粘性下降
气体：气体分子热运动所产生的动量交换，温度升高粘性增大
牛顿流体的定义；
符合牛顿内摩擦定律的流体
4、 作用在流体上的两种力。
质量力：与流体微团质量大小有关的并且集中在微团质量中心上的力
表面力：大小与表面面积有关而且分布在流体表面上的力
工程流体力学知识整理
1 / 8 流体：一种受任何微小剪切力作用，都能产生连续变形的物质。
流动性：当某些分子的能量大到一定程度时，将做相对的移动改变它的平衡位置。
流体介质：取宏观上足够小、微观上足够大的流体微团，从而将流体看成是由空间上连续分布的流体质点所组成的连续介质
压缩性：流体的体积随压力变化的特性称为流体的压缩性。
膨胀性：流体的体积随温度变化的特性称为流体的膨胀性。
粘性：流体内部存在内摩擦力的特性，或者说是流体抵抗变形的特性。
牛顿流体：将遵守牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，反之称为非牛顿流体。
理想流体：忽略流体的粘性，将流体当成是完全没有粘性的理想流体。
表面张力：液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
表面力：大小及表面面积有关而且分布作用在流体微团表面上的力称为表面力。
质量力：所有流体质点受某种力场作用而产生，它的大小及流体的质量成正比。
压强：把流体的内法线应力称作流体压强。
流体静压强：当流体处于静止或相对静止时，流体的压强称为流体静压强。 工程流体力学知识整理
2 / 8 流体静压强的特性：一、作用方向总是沿其作用面的内法线方向。二、任意一点上的压强及作用方位无关，其值均相等（流体静压强是一个标量）。
绝对压强：以完全真空为基准计量的压强。
相对压强：以当地大气压为基准计量的压强。
真空度：当地大气压-绝对压强
液体的相对平衡：指流体质点之间虽然没有相对运动，但盛装液体的容器却对地面上的固定坐标系有相对运动时的平衡。
压力体：曲面上方的液柱体积。
等压面：在平衡流体中，压力相等的各点所组成的面称为等压面。特性一、在平衡的流体中，过任意一点的等压面，必及该点所受的质量力互相垂直。特性二、当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。
流场：充满运动流体的空间称为流场。
定常流动：流场中各空间点上的物理量不随时间变化。
缓变流：当流动边界是直的，且大小形状不变时，流线是平行（或近似平行）的直线的流动状态为缓变流。
流体力学入门书籍
流体力学是研究流体运动及其力学性质的学科，广泛应用于工程、物理学、地质学等领域。对于初学者来说，选择一本合适的入门书籍是学好流体力学的第一步。本文将介绍几本不错的流体力学入门书籍，帮助读者快速入门。
首先推荐的是《流体力学基础》。该书由中国工程院院士王训练主编，内容全面、系统，适合初学者阅读。书中从流体的基本性质开始介绍，包括流体的密度、压力、粘性等。然后详细讲解了流体的运动规律，包括连续性方程、动量方程和能量方程等。最后介绍了一些常见的流体力学应用，如流体的流动稳定性和湍流等。整本书通俗易懂，配有大量例题和习题，有助于读者巩固所学知识。
另外一本值得推荐的书是《流体力学导论》。该书由美国加州大学伯克利分校教授约瑟夫·潘尼编写。书中主要介绍了流体力学的基本概念和原理，包括流体的静力学、动力学和稳定性等。该书注重理论和实践相结合，通过实例和案例分析，帮助读者理解和应用流体力学的知识。此外，书中还介绍了一些常见的数值方法和实验技术，对于进行流体力学研究的读者尤为重要。
还有一本经典的流体力学入门书籍《流体力学基础及应用》。该书由美国普渡大学的法兰克·梅·怀特编写。该书内容全面，涵盖了流体力学的基本原理和应用。书中详细介绍了流体的物理性质、运动规律和流动稳定性等。
除了上述推荐的书籍，还有一些其他的流体力学入门书籍，如《流体力学及其工程应用》、《流体力学与传热》等。读者可以根据自己的学习需求和水平选择适合自己的书籍。
流体力学是一门重要且广泛应用的学科，对于初学者来说，选择一本合适的入门书籍是学好流体力学的基础。上述推荐的书籍内容全面、系统，适合初学者阅读。读者可以根据自己的需求选择合适的书籍，通过学习掌握流体力学的基本原理和应用，为将来的学习和研究打下坚实的基础。
第六章 流动阻力及能量损失
本章主要研究恒定流动时，流动阻力和水头损失的规律。对于粘性流体的两种流态——层流与紊流，通常可用下临界雷诺数来判别，它在管道与渠道内流动的阻力规律和水头损失的计算方法是不同的。对于流速，圆管层流为旋转抛物面分布，而圆管紊流的粘性底层为线性分布，紊流核心区为对数规律分布或指数规律分布。对于水头损失的计算，层流不用分区，而紊流通常需分为水力光滑管区、水力粗糙管区及过渡区来考虑。本章最后还阐述了有关的边界层、绕流阻力及紊流扩散等概念。
第一节 流态判别
一、两种流态的运动特征
1883年英国物理学家雷诺（Reynolds O.）通过试验观察到液体中存在层流和紊流两种流态。
1.层流 观看录像1-层流
层流（laminar flow），亦称片流：是指流体质点不相互混杂，流体作有序的成层流动。
特点：
（1）有序性。水流呈层状流动，各层的质点互不混掺，质点作有序的直线运动。
（2）粘性占主要作用，遵循牛顿内摩擦定律。
（3）能量损失与流速的一次方成正比。
（4）在流速较小且雷诺数Re较小时发生。
2.紊流 观看录像2－紊流
紊流（turbulent flow），亦称湍流：是指局部速度、压力等力学量在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动。
特点：
（1）无序性、随机性、有旋性、混掺性。
流体质点不再成层流动，而是呈现不规则紊动，流层间质点相互混掺，为无序的随机运动。
（2）紊流受粘性和紊动的共同作用。
（3）水头损失与流速的1.75~2次方成正比。 （4）在流速较大且雷诺数较大时发生。
二、雷诺实验
如图6-1所示，实验曲线分为三部分：
（1）ab段：当υ
（2）ef段：当υ>υ''时，流动只能是紊流。
（3）be段：当υc
图6-1
