2018《粘性流体力学》复习提纲

第1章 流体力学 1.流体压强的表示方法 表压强=绝对压强-大气压强 真空度=大气压强-绝对压强=-(绝对压强-大气压强) ∴ 表压强=-真空度绝对零压压强的单位：SI 中为Pa ； 压强的几个单位间的换算关系：1atm=760mmHg=10.33mH 2O=1.01325×105Pa 1kgf/cm 2=1at=735.6mmHg=10mH 2O =9.81×104Pa2 .流体的粘性与粘度牛顿粘性定律dydu A F μτ-==:dydu 称为速度梯度。

粘度的单位：在SI 中为Pa.s ；在其它单位制中，用P （泊）和cP （厘泊）。

换算关系： 1Pa.s=10P=1000cP T ↑，μL ↓，μG ↑。

牛顿型流体与理想流体牛顿型流体:服从牛顿粘性定律的流体; 理想流体:流体的粘度μ=0的流体。

3 管中流动 3．1基本概念uA V s =或 管道截面积体积流量==A V u s或管道截面积质量流量==Aw V s s钢管的表示法： Φd 0×δ （mm ） d 0-管子外径，mm ；δ-壁厚，mm 。

管内径d i =d 0-2δ mm3．2 管中稳定流动连续性方程稳定流动情况下，单位时间内流进体系的流体质量等于流出体系的流体质量，即 222111A u A u w s ρρ==对于不可压缩流体，ρ=常数，则2211A u A u Q ==对于圆管，22221144d u d u ππ⨯=⨯即不可压缩流体在圆管内稳定流动时，流速与管道直径的平方成反比。

4 流体流动能量平衡 4．1稳定流动体系的能量平衡4.2 稳定流动体系能量方程（柏努利方程）gZ 1+p 1/ρ+u 12/2+we= gZ 2+p 2/ρ+u 22/2+∑h f (J/kg)gugpz HH fe 22∆+∆+∆=-∑ρ (m)式中:H e =w/g-泵所提供的压头(扬程)，m ； 应用柏努利方程解题要点：1) 根据题意定出上游1-1，截面和下游2-2，截面；2) 两截面均应与流动方向垂直，并且两截面间的流体必须是连续的。

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。

第一章一、名词解释1.理想流体：没有粘性的流体2.惯性：是物体所具有的反抗改变原有运动状态的物理性质。

3.牛顿内摩擦力定律：流体内摩擦力T 的大小与液体性质有关，并与流速梯度和接触面A成正比而与接触面上的压力无关。

4.膨胀性：在压力不变条件下，流体温度升高时，其体积增大的性质。

5.收缩性：在温度不变条件下，流体在压强作用下，体积缩小的性质。

6.牛顿流体：遵循牛顿粘性定律得流体。

二、填空题1.流体的动力粘性系数，将随流体的（温度）改变而变化，但随流体的（压力）变化则不大。

2.动力粘度μ的国际单位是（s p a ⋅或帕·秒）物理单位是（达因·秒/厘米2或2/cm s dyn ⋅）。

3.运动粘度的国际单位是（米2/秒、s m /2），物理单位是（沱 ）。

4.流体就是各个（质点）之间具有很大的（流动性）的连续介质。

5.理想流体是一种设想的没有（粘性）的流体，在流动时各层之间没有相互作用的（切应力），即没有（摩擦力）三、单选题1. 不考虑流体粘性的流体称（ ）流体。

AA 理想B 牛顿C 非牛顿D 实际2．温度升高时，空气的粘性（ ） BA ．变小B ．变大C ．不变D ．不能确定3．运动粘度的单位是（ ） BA ．s/m 2B ．m 2/sC ．N ·m 2/sD ．N ·s/m 24．与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是（ ） CA ．切应力与速度B ．切应力与剪切变形C ．切应力与剪切变形速度D ．切应力与压强5．200℃体积为2.5m 3的水，当温度升至800℃时，其体积变化率为（ ） C200℃时：1ρ=998.23kg/m 3; 800℃时: 2ρ=971.83kg/m 3A ．2.16%B ．1.28%C ．2.64%D ．3.08%6．温度升高时，水的粘性（ ）。

AA ．变小B ．变大C ．不变D ．不能确定2．[动力]粘度μ与运动粘度υ的关系为（ ）。

BA ．υμρ=B ．μυρ=C ．ρυμ= D ．μυ=P3．静止流体（ ）剪切应力。

流体力学与传热复习提纲第一章 流体流动1） 压强的表示方法绝对压：以绝对真空为基准的真实压强值表压：以大气压为基准的相对压强值表绝＝p p p a +如果绝对压小于表压，此时表压称为真空度。

例题 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 。

测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为 。

2） 牛顿粘度定律的表达式及适用条件dydu μτ= 适用条件：牛顿型流体 μ－流体粘度3） 粘度随温度的变化液体：温度上升，粘度下降；气体：变化趋势刚好和液体相反，温度上升，粘度增大。

4） 流体静力学基本方程式5） 流体静力学基本方程式的应用等压面及其条件静止、连续、同种流体、同一水平面6） 连续性方程对于稳定流动的流体，通过某一截面的质量流量为一常数：如果流动过程ρ不变，则1122u A u A =如果是圆管，则121222u d u d =因此管径增大一倍，则流速成平方的降低。

7） 伯努利方程式的表达式及其物理意义、单位不可压缩理想流体作稳定流动时的机械能衡算式∑-+++=+++21,222212112121f s W p u gz W p u gz ρρ 对于理想流动，阻力为0，机械能损失为0，且又没有外加功，则ρρ222212112121p u gz p u gz ++=++ )(2112z z g p p -+=ρ常数==uA m ρs物理意义：理想流体稳定流动时，其机械能守恒。

注意伯努利方程的几种表达形式和各物理量的单位。

例题 如题图所示虹吸装置。

忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速8） 流型的判据流体有两种流型：层流，湍流。

层流：流体质点只作平行管轴的流动，质点之间无碰撞；湍流：流体质点除了沿管轴作主流运动外，在其它的方向上还作随机脉动，相互碰撞。

流型的判据： Re <2000，流体在管内层流，为层流区；Re >4000，流体在管内湍流，为湍流区；9） 流体在圆管内层流时的速度分布层流时流体在某一截面各点处的速度并不相等，在此截面上呈正态分布。

流体力学复习大纲第1章流体及其主要物理性质一、概念1、什么是流体？什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；2、流体粘性的定义；动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；理想流体的定义及数学表达；牛顿内摩擦定律（两个表达式及其物理意义）；粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；牛顿流体的定义；3、可压缩性的定义；体积弹性模量的定义、物理意义及公式；气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量；不可压缩流体的定义及体积弹性模量；4、作用在流体上的两种力。

二、计算1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。

第2章流体静力学一、概念1、流体静压强的特点；理想流体压强的特点（无论运动还是静止）；2、静止流体平衡微分方程，物理意义及重力场下的简化；3、不可压缩流体静压强分布（公式、物理意义），帕斯卡原理；4、绝对压强、计示压强、真空压强的定义及相互之间的关系；5、各种U型管测压计的优缺点；6、作用在平面上的静压力（公式、物理意义）。

二、计算1、U型管测压计的计算；2、绝对压强、计示压强及真空压强的换算；3、平壁面上静压力大小的计算。

第3章流体运动概述一、概念1、描述流体运动的两种方法（着眼点、数学描述、拉格朗日及欧拉变数）；2、流场的概念，定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述；3、一元、二元、三元流动的概念；4、物质导数的概念及公式：物质导数（质点导数）、局部导数（当地导数）、对流导数（迁移导数、位变导数）的物理意义、数学描述；流体质点加速度、不可压缩流体、均质不可压缩流体的数学描述；5、流线、迹线、染色线的定义、特点和区别，流线方程、迹线方程，什么时候三线重合；流管的概念；6、线变形的概念：相对伸长率、相对体积膨胀率公式，不可压缩流体的相对体积膨胀率应为什么？旋转的概念：旋转角速度公式，什么样的流动是无旋的？角变形率公式。

7、微分形式连续方程的适用条件、物理意义、公式及各种简化形式。

流体力学期末复习提纲（给水排水）工程流体力学复习提纲(给排水)第一章绪论1、三种理想模型：连续介质假说、理想流体、不可压缩流体2、流体的粘性：牛顿内摩擦实验dydu μAτA T == 3、作用在流体上的力表面力：法向力和切向力质量力：重力第二章流体静力学1、静水压强的两大特性2、重力场中流体静压强的分布规律：c p z =γ+相对压强、绝对压强、真空值：a p -=abs p p ；abs v p p -=a p 3、流体作用在平面壁上的总压力大小：A h P c γ= 方向：垂直指向受压面作用点：Ay J y y C CC D += 4、流体作用在曲面壁上的总压力x c x A h P γ=；V P z γ=22P z x P P +=；xz P P anctan =θ第三章流体动力学基础1、拉格朗日法、欧拉法的特点2、欧拉法的基本概念：流线方程：zy x u dz u dy u dx == 3、连续性方程2211A v A v =4、恒定总流的伯努利方程w h gvp z g v p z +α+γ+=α+γ+2222222211115、恒定总流的动量方程()()()??β-βρ=β-βρ=β-βρ=∑∑∑1z 12z 2z1y 12y 2y1x 12x 2xv v Q Fv v Q F v v Q F第四章管路、孔口、管嘴的水力计算1、沿程水头损失：2gv d l h 2f λ=（普遍适用）局部水头损失：2g v h 2j ζ=（普遍适用），特殊地，对于突扩管()2gv v h 221j -= 2、粘性流动的两种流态：层流、紊流描述雷诺实验雷诺数：ν=vd Re 流态的判别：2320Re ：层流；2320Re ：紊流；2320Re =：临界流 3、层流运动沿程阻力系数：Re64=λ 紊流运动沿程阻力系数：尼古拉兹实验曲线4、孔口、管嘴出流孔口自由出流：gH A gH A Q 22με?== 孔口淹没出流：gz A gz A Q 22μ?ε'='=有97.0='=??、62.0='=μμ、64.0=ε，所以με? 。

流体力学复习资料1.流体的定义；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。

3. 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。

4.牛顿内摩擦定律：运动的额流体所产生的内摩擦力F的大小与垂直于流动方向的速度梯度du/dy成正比，与接触面的面积A成正比，并与流体的种类有关，与接触面上的压强无关。

数学表达式：F=μA du/dy流层间单位面积上的内摩擦力称为切向应力τ=F/A=μdu/dy5.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。

6.重力作用下静力学基本方程：dp=-ρgdz 对于均质不可压缩流体：z+p/ρ=c物理意义：几何意义7. .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 e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。

P vP=p a+ρgh p e=p-pa p v=p a-p8.压力提的概念：所研究的曲面（淹没在静止液体中的部分）到自由液面或自由液面的延长面间投影所包围的一块空间体积。

液体在曲面上方叫实压力体或正压力体；下方的叫虚压力体或负压力体。

9. 研究流体运动的两种方法：①拉格朗日法②欧拉法10.定常流动：流体质点的运动要素只是坐标的函数而与时间无关。

非定常流动：流体质点的运动要素既是坐标的函数又是时间的函数。

11. 迹线：指流体质点的运动轨迹，它表示了流体质点在一段时间内的运动情况。

流线：在流场中每一点上都与速度矢量相切的曲线称为流线。

流线是同一时刻不同流体质点所组成的曲线，它给出该时刻不同流体质点的速度方向。

1.流体力学介绍（研宄对象、A容、方法）2.连续介质模型3.流动流体的粘性4.流体物理性质5.作用在流体上的力流体力学的概念流体力学：力学的一个分支。

力学研究中广泛采用抽象的理论模型：如质点，质点组，刚体，连续介质等。

理论力学研究这些理论模型的普遍运动规律和一般性原理。

连续介质力学研宂连续介质的运动规律，包括弹性力学（固体）和流体力学（液体和气体）。

流体力学:研宄流体在静止和运动时的受力与运动规律。

即流体在静止和运动时的压力分布, 流速变化，流y:大小，能传递与损失以及流体与同体壁而间的相互作用力等问题。

名词解释:连续介质--由没有空隙、完全充满所占空间的无数质点所组成的物质.流体的构成流体rh大量分子组成；流体分子无休止地作不规则的运动；流体分子之间经常相互碰撞，交换动量和能量。

流体力学的研宄内容流体的平衡规律：流体的运动规律；流体与流体以及流体与固体之间相互作用的规律。

流体力学的研究方法理论研究方法建立力学模型通过对流体性质及运动的观察，根据问题的要求，抓住主要因素，忽略次要因素，建立力学模型。

对力学模型根据物理定律或实验公式，以数学形式建立描写流体运动的封闭方程组，并给出初始条件和边界条件。

求解利用各种数学工具准确地或近似地解出方程纟11,建立起所求问题的流体各参量之间的解析关系或数值关系。

优缺点准确，清晰，但由于数学发展水平的局限，只能应用于简单理论模型，而不能应用于实际复杂的流体运动。

实验研究方法通过实验测S的方法研究流体的力学规律。

实验研宄是流体力学研宄的重要方法。

通过实验，可以给理论研宄以启示，并检验理论是否正确。

通过实验研究，还可建立一定的经验公式，用來解决工程M题。

优缺点可靠，准确，具有指导意义；但是受实验尺度和边界条件限制，有些实验无法开展，或耗资巨大。

数值研究方法流体力学方程的解析解十分难求，因此用数值计算的方法利用计算机对流体力学方程求解成为重要手段。

通常将流体力学的数学模型在计算域上离散化，然后采用一定的数值计算方法计算，以得到流场各参数的变化规律。

粘流复习大纲1 涡量以及流动‘有旋’或‘无旋’的定义，能判断简单流动的有旋、无旋性 涡量w=rotu=0无旋, 反之为有旋。

2 推导N-S 方程时 所用到的Stokes 三假设的内容 ppt3,p.20a) 流体是连续的，它的应力矩阵与变形率矩阵成线性关系，与流体的平动和转动无关。

b) 流体是各向同性的，其应力与变形率的关系与坐标系的选择和位置无关。

c) 当流体静止时，变形率为零，流体中的应力为流体静压强。

在静止状态下，流体的应力状态为根据第一条假定，并受第三条假定的启发，可将应力矩阵与变形率矩阵写成如下线性关系式参照牛顿内摩擦定理，系数a 只取决于流体的物理性质，可取由于系数b 与坐标系的转动无关，因此可以推断，要保持应力与变形率成线性关系，系数b 只能由应力矩阵与变形率矩阵中的那些线性不变量构成。

即令式中， 为待定系数。

将a 、b 代入 取等式两边矩阵主对角线上的三个分量之和，可得出 在静止状态下，速度的散度为零，且有 , 由于b1和b2均为常数(与p0无关)，且要求p0在静止状态的任何情况均成立。

则, , 如果令 则本构关系为上式即为广义牛顿内摩擦定理（牛顿流体的本构方程）。

3 一些无量纲参数的定义和物理意义（Re, Ec, Pr, St 等等）雷诺数:流体流动的惯性力与粘性力之比. Re=ρνι/μ埃克特数:表示在热传递中流体压缩性的影响,也就是推进功与对流热之比. p103Ec=V 0^2/C p0*(T w -T 0)=(ρ0V 0^3/L)/ρ0V 0/LC p0(T w -T 0)。

[][]{}[]I b V b b zz yy xx 321)(2+⋅∇++++=τττεμτ[][][]I b a +=ετ0p zz yy xx -===τττ[][]I p p 001 0 00 1 00 0 1 -=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=τμ2=a 321321)()()(b V b b b b b b b zz yy xx zz yy xx zz yy xx +⋅∇+++=++++++=τττεεετττ321b b b 32133)(32)(b V b b V zz yy xx zz yy xx +⋅∇++++⋅∇=++τττμτττ3213)32())(31(b V b b zz yy xx +⋅∇+=++-μτττ00 ()3xxyyzzV pτττ∇⋅=++=-013(13)p b b --=31b 013==b μ322-=b 3zzyy xxp τττ++-=[][][]I V p ⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅∇+-= μεμτ322普朗特数:表示流体温度场与速度场相似的程度（温度边界层与流动边界层的关系）,反映流体物理性质对对流传热的影响. Pr=v/a=μ0C p0/k 0斯坦顿数: 反映热导率与焓的关系。