流体力学复习题重点讲义资料

流体力学重点概念总结(可直接打印版)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）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。

注意：只要平面面积与形心深度不变:1．面积上的总压力就与平面倾角θ无关；2．压心的位置与受压面倾角θ无直接关系，是通过yc表现的；3．压心总是在形心之下，在受压面位置为水平放置时，压心与形心重合。

作用在曲面壁上的总压力—水平分力作用于曲面上的静水总压力P的水平分力Px等于作用于该曲面的在铅直投影面上的的投影（矩形平面）上的静水总压力，方向水平指向受力面，作用线通过面积Az的压强分布图体积的形心。

第一章流体及流场的基本特性1、流体定义——受任何微小剪切力作用都会连续变形的物质。

2、流体的特性——流动性、连续性3、流体的主要物理性质【惯性：密度（单位体积流体内所具有的质量）、比容（单位质量的流体所占有的体积）、重度（单位体积的流体所具有的重量）、关系（流体的密度与比体积之间互为倒数）、密度影响因素（流体种类、温度、压力）】【压缩性（流体的体积随压力增大而缩小的性质）、膨胀性（流体的体积随温度升高而增大的性质）、不可压缩流体（当压力与温度变化时，体积变化不大，密度可以看作是常数的流体）】【粘性定义（流体流动时在流体层与层之间产生内摩擦力的特性）、影响因素（流体的种类、温度、压力）、粘度（动力黏度，运动黏度）、理想流体粘性】（理想流体——假想的没有黏性的流体、实际流体——自然界中存在的具有黏性的流体）（表面张力——液体自由表面存在的力、毛细现象——表面张力可以引起相当显著的液面上升或下降，形成上凸或下凹的曲面）4、水力要素（有效截面面积、湿周——有效截面上液体与固体壁接触线的长度、水力半径——有效截面面积与断面湿周的比值、当量直径——在非圆形的有效截面中，水力半径的四倍）（工程圆管——原因：1.在有效截面面积相等的条件下，湿周愈小，流体与管壁的接触线长度愈小，所引起的流动阻力损失也愈小。

2.节省材料.）5、运动要素（动压力——作用在运动液体内部单位面积上的压力、流速——该质点在空间中移动的速度、流量——单位时间内通过有效截面的流体数量、平均流速——假设在有效截面上的各点均以相同的假象速度流过时，通过的流量与实际力量相等，那么这个假想的流速为平均流速.）第二章流体静力学1、作用在流体上的力表面力：作用在流体表面上的力，与面积成正比。

（包括：压力、内摩擦力）质量力：作用在流体质点上的力，与质量成正比。

（包括：重力、惯性力、离心力）2、静压力概念：静压力（作用在质点上，流体力学）平均静压力（作用在面上，物理学）3、静压力特性：①静压力方向总是垂直并且指向作用面。

《流体力学》复习提纲20111023《流体力学》复习提纲 学习重点——四个基本： 基本概念（术语）、基本原理（方法）、基本方程（公式）、基本计算（应用） 复习思考题；自测题；习题 第一章 绪论 基本要求❖ 理解流体的主要物理性质，特别是粘滞性和牛顿内摩擦定律；❖ 理解连续介质假设和流体质点的概念；❖ 理解理想流体和实际流体、可压缩流体和不可压缩流体的概念； ❖ 掌握作用在流体上的质量力、表面力的概念和表示方法。

1-1 流体力学的任务及其发展简史1、流体力学的主要研究内容①流体在外力作用下，静止与运动的规律；②流体与边界的相互作用。

流体力学研究流体的宏观运动规律，是宏观力学的一个独特分支。

2、流体力学的研究方法和数学方法（1）研究方法：①理论分析（Theoretical analysis ）；②实验研究（Experimental study ）；③数值模拟（Numerical simulation ）。

（2）数学方法（Mathematical method ）：①矢量分析(vector analysis)；②场论（Field theory ）。

1-2 流体的主要物理力学性质（力学模型）1、流体的基本特性—流动性①流体（气体和液体）区别于固体的主要物理特性是易于流动。

②流体几乎不能承受拉力，没有抵抗拉伸变形的能力。

③流体能承受压力，具有抵抗压缩变形的能力。

④流体不能承受集中力，只能承受分布力。

⑤运动流体具有抵抗剪切变形的能力，这种抵抗体现在限制剪切变形的速率而不是大小上，这就是流体的粘滞性。

⑥流体在静止时不能承受剪切力、抵抗剪切变形。

流体只有在运动状态下，当流体质点之间有相对运动时，才能抵抗剪切变形。

只要有剪切力的作用，流体就不会静止下来，发生连续变形而流动。

作用在流体上的剪切力不论多么微小，只要有足够的时间，便能产生任意大的变形。

2、流体质点概念和连续介质假设（1）流体质点概念①宏观（流体力学处理问题的尺度）上看，流体质点足够小，只占据一个空间几何点，体积趋于零。

第一章 流体流动2．有一液位恒定的高位槽通过管路向水池供水（见附图），高位槽内液面高度h 1为1m ，供水总高度h 2为10m ，输水管内径50mm ，总长度100m （包括所有局部阻力的当量长度），025.0=λ。

试求： ⑴、供水量为多少h m /3？⑵、若此时在管垂直部分某处出现一直径为1mm 的小孔，有人说因虹吸现象，在某一高度范围内不会从小孔向外流水，而还有人认为水将从小孔流出。

试推导证明哪种正确。

解：（1）取高位槽上液面为截面1，输水管出口外侧为截面2，在1-1’和2-2’间列柏努利方程，可得：∑-+++=++212212121122f W g Z u p g Z u p ρρ 其中：)(021表压==p p ，021≈=u u将阻力公式代入∑-21f W ，整理得： 222u d l g h λ=所以 s m l d g h u /98.1100025.005.02807.91025.05.02=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=λ供水量 h m s m ud V /0.14/108877.3498.105.014.3433322=⨯=⨯⨯==-π（2）仍取高位槽上液面为截面1，再取垂直管处任意一点为截面3，在1-1’和3-3’间列柏努利方程，可得：∑-+++=++313233121122f W g Z u p g Z u p ρρ 将阻力公式代入，整理得：)25.021(2)(232331233113u u d Z Z u g Z Z p p +-----=-λρ)5.1(2)2)((2323313d u u d g Z Z p p aλλρ----=-=)05.0025.05.1(298.1)05.0298.1025.0807.9)((2231--⨯⨯--Z Z =9602.18269.8)(31--Z Z显然，此式为单调增函数，且在m Z Z 1)(31=-处时，08667.63>=-ρap p所以在1)(31=-Z Z ～9m 时（即垂直管段任意高度处），03>-ρap p ，即a p p >3，表示管内静压高于大气压力，故不会出现虹吸现象，水将从小孔流出。

流体力学复习资料流体力学是研究流体（包括液体和气体）的平衡和运动规律的学科。

它在工程、物理学、气象学、海洋学等众多领域都有着广泛的应用。

以下是为大家整理的流体力学复习资料，希望能对大家的学习有所帮助。

一、流体的物理性质1、流体的密度和比容密度（ρ）是指单位体积流体的质量，公式为：ρ ＝ m ／ V 。

比容（ν）则是密度的倒数，即单位质量流体所占的体积，ν ＝ 1／ρ 。

2、流体的压缩性和膨胀性压缩性表示流体在压力作用下体积缩小的性质，通常用体积压缩系数β来衡量，β ＝（1 ／ V）×（dV ／ dp）。

膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的特性，用体积膨胀系数α来描述，α ＝（1 ／ V）×（dV ／ dT）。

3、流体的粘性粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性。

牛顿内摩擦定律：τ ＝μ×（du ／ dy），其中τ为切应力，μ为动力粘度，du ／ dy 为速度梯度。

二、流体静力学1、静压强的特性静压强的方向总是垂直于作用面，并指向作用面内。

静止流体中任意一点处各个方向的静压强大小相等。

2、静压强的分布规律对于重力作用下的静止液体，其静压强分布公式为：p ＝ p0 ＋ρgh ，其中 p0 为液面压强，h 为液体中某点的深度。

3、压力的表示方法绝对压力：以绝对真空为基准度量的压力。

相对压力：以大气压为基准度量的压力，包括表压力和真空度。

三、流体动力学基础1、流体运动的描述方法拉格朗日法：跟踪流体质点的运动轨迹来描述流体的运动。

欧拉法：通过研究空间固定点上流体的运动参数随时间的变化来描述流体的运动。

2、流线和迹线流线是在某一瞬时，在流场中所作的一条曲线，在该曲线上各点的速度矢量都与该曲线相切。

迹线是流体质点在一段时间内的运动轨迹。

3、连续性方程对于定常流动，质量守恒定律表现为连续性方程：ρ1v1A1 ＝ρ2v2A2 。

4、伯努利方程理想流体在重力作用下作定常流动时，沿流线有：p ／ρ ＋ gz ＋（1 ／ 2）v²＝常量。

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。

材控二班复习资料一.基本概念1.流线和迹线：迹线就是流体质点的运动轨迹线。

其特点是：对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随质点不同而异，与时间无关。

流线在同一瞬时流场中连续的不同位置点的流动方向线。

其特征是：1).非稳定流时，经过同一点的流线其空间方位和形状是随时间改变的。

2）.稳定流时，同一点的流线始终保持不变，且流线上质点的迹线与流线重合。

（19页）2.牛顿流体和非牛顿流体：根据牛顿粘性定律dyd xyx υητ-= ， 切应力τyx对速度梯dy d x υ-作图，应得到一条通过原点的直线，具有这种特性的流体称为牛顿流体。

对于不符合牛顿粘性定律的流体，称为非牛顿流体。

（13页）3.速度边界层，温度边界层和扩散边界层：流体在绕流过固体壁面流动是紧靠固体壁面形成速度梯度较大的流体薄层称为边界层，即速度边界层。

导热时形成的温度梯度较大的薄层即为温度边界层。

扩散时形成的浓度梯度较大的薄层即为扩散边界层。

（64页）4.雷诺数（Re ）: 粘性力惯性力===D D υηρυηρυ22Re ）速（是流体在圆管内平均流其中s m υ D 是圆管内径（m ） ）力粘性系数（是流体的动力粘度或动s Pa •η Re 是惯性力与粘性力的比值，是流体流动中状态的判断准则。

（48页） 5.施密特数（Sc ）：DDSc ρην== 其中D 是质量扩散率（m 2） Sc 是分子动量扩散与分子质量扩散率的比值。

（208页）6.普朗特数（Pr ）：热量传输能力动量传输能力===λρνp c aPr 其中a 是热扩散率（s m 2））是必定压热容（12--︒••C m W c P Pr 是流体的无因次组合，又称物性准数。

表示流体动量传输能力与热量传输能力之比。

表示流体的导热热阻与对流热阻之比。

（137页） 7.努赛尔数（Nu ）： 对流热阻导热热阻===λλλα1l l Nu Nu 是被决定准数，反映了对流换热在边界上的特征。

流体力学复习资料第一章绪论1.1流体力学及其任务一、流体力学的研究对象流体力学是一门技术基础课，也是水利工程、土木工程、环境工程、交通工程、建筑工程等专业的必修课程。

学习流体力学课程必须具备物理学、理论力学和材料力学等基础知识。

通过本课程的学习，要求能掌握液体平衡和液体运动的基本概念、基本理论和分析方法，能正确区分不同水流的运动状态和特点，掌握水流运动的基本规律，能解决实际工程中有关管流和明渠流的常见水力学问题，为今后学习专业课程、从事专业技术工作打下良好的基础。

流体力学——研究流体机械运动规律及其应用的科学。

（一）流体的定义1．自然界物质存在的主要形态：固态、液态和气态；2．具有流动性的物体（即能够流动的物体）；流动性：在微小剪切力作用下汇发生连续变形的特性。

3．流体包括液体和气体；4．流体与固体的区别；①固体的变形与受力的大小成正比；②任何一个微小的剪切力都能使流体发生连续的变形。

5．液体与气体的区别①液体的流动性小于气体；②液体具有一定的体积；气体充满任何容器，而无一定体积。

（二）流体的特征：流动性二、流体的连续介质假设问题的引出：①微观：流体是由大量做无规则热运动的分子所组成，分子间存有空隙，在空间是不连续的。

②宏观：一般工程中，所研究流体的空间尺度要比分子距离大得多。

（一）流体的连续介质假设1．定义：不考虑流体分子间的间隙，把流体视为由无数连续分布的流体微团组成的连续介质。

2．流体微团必须具备的两个条件①必须包含足够多的分子；②体积必须很小，且具有一定质量。

（二）采用流体连续介质假设的优点1．避免了流体分子运动的复杂性，只需研究流体的宏观运动。

2．可以利用数学工具来研究流体的平衡与运动规律。

三、流体力学的研究方法流体力学研究方法：理论方法、数值方法和实验方法。

理论方法：建立理论模型，并运用数学方法求出理论结果。

数值方法：在计算机应用的基础上，采用各种离散化方法（有限差分法、有限元法等），建立各种数值模型，通过计算机进行数值计算和数值实验，得到要时间和空间上，许多数字组成的集合体，最终获得定量描述流场的数值解。

《流体力学》复习提纲第一部分：基本知识第一章 流体及其主要物理性质1． 流体的概念。

2． 连续介质假设的内容，质点的概念。

3． 液体和气体相对密度的定义。

4． 密度、重度、相度密度的相互计算。

5． 体积压缩系数和体积膨胀系数的定义，写出其数学表达式。

6． 动力粘度与运动粘度的相互计算、粘度的国际单位和物理单位及单位换算。

7． 作用在流体上的力的分类：分为质量力和表面力两大类。

8． 温度对液体和气体粘性的影响规律。

9． 什么是理想流体和实际流体。

10． 牛顿内摩擦定律的内容及其两种数学表达式。

重点习题：1-1，1-4，1-5，第二章 流体静力学1． 静压强的两个重要特性是什么？2． 欧拉平衡方程及其全微分形式3． 绝对压力、相对压力（表压力）、真空度三种压力的概念。

4． 工程大气压和标准大气压的区别。

5． 静力学基本方程C pz =+γ中每一项的几何意义和物理意义是什么？6． 绝对静止和两种典型的相对静止流体（等加速水平运动和绕轴等角速旋转运动）中的压力分布规律和等压面的形状。

7． 液式测压计的计算。

8． 掌握静止流体作用在平面和曲面上的总压力的计算方法（包括总压力的大小﹑方向和作用点）等，会进行有关计算。

重点习题：2-6，2-9，2-18，2-19第三章 流体运动学与动力学基础1． 研究流体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法。

2． 欧拉法表示的质点加速度公式3． 定常流与非定常流的概念4． 流线与迹线的概念5． 流量的概念及三种流量表示方法及相互换算。

6． 欧拉运动方程7． 实际流体总流伯努利方程的三条水头线的画法和意义8． 水力坡降的概念。

9． 实际流体总流伯努利方程。

10． 节流式流量计的工作原理是什么？11． 理解测速管（或皮托管）的原理和用途。

12． 泵的扬程H 的概念及其与泵有效功率泵N 的关系？13． 连续性方程反映了什么物理基本原理？质量守恒定律14． 掌握连续方程﹑总流伯努利方程和动量方程的应用，动量方程部分应会进行弯管、渐缩管和平板等受力的计算。

《流体力学考》考点重点知识归纳1.流体元：就有线尺度的流体单元，称为流体“质元”，简称流体元。

流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。

2.流体质点：（流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律）（1）流体质点无线尺度，只做平移运动（2）流体质点不做随即热运动，只有在外力的作用下作宏观运动；（3）将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性；3.连续性介质模型的内容：根据流体指点概念和连续介质模型，每个流体质点具有确定的宏观物理量，当流体质点位于某空间点时，若将流体质点的物理量，可以建立物理的空间连续分布函数，根据物理学基本定律，可以建立物理量满足的微分方程，用数学连续函数理论求解这些方程，可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。

4.连续介质假设：假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。

5.牛顿的粘性定律表明：牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比，还表明对一定的流体，作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的，而不是由速度决定的：6.牛顿流体：动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。

7.分子的内聚力：当两层液体做相对运动时，两层液体的分子的平均距离加大，分子间的作用力变现为吸引力，这就是分子的内聚力。

液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层，漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动，表现为内摩擦力。

、流体在固体表面的不滑移条件：分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面，随固体一起运动或静止。

8.温度对粘度的影响：温度对流体的粘度影响很大。

液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度则相反，随温度的升高而增大。

压强对粘性的影响：压强的变化对粘度几乎没有什么影响，只有发生几百个大气压的变化时，粘度才有明显改变，高压时气体和液体的粘度增大。

9.描述流体运动的两种方法拉格朗日法：拉格朗日法又称为随体法。

它着眼于流体质点，跟随流体质点一起运动，记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律，跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。