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第一章，绪论1、质量力：质量力是作用在流体的每一个质点上的力。
其单位是牛顿，N。
单位质量力：没在流体中M点附近取质量为d m的微团，其体积为d v，作用于该微团的质量力为dF，则称极限lim(dv→M)dF/dm=f，为作用于M点的单位质量的质量力，简称单位质量力。
其单位是N/kg。
2、表面力：表面力是作用在所考虑的或大或小得流体系统（或称分离体）表面上的力。
3、容重：密度ρ和重力加速度g的乘积ρg称容重，用符号γ表示。
4、动力黏度μ：它表示单位速度梯度作用下的切应力，反映了黏滞性的动力性质。
其单位为N/（㎡·s），以符号Pa·s表示。
运动黏度ν：是单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。
国际单位制单位㎡/s。
动力黏度μ与运动黏度ν的关系：μ=ν·ρ。
5、表面张力：由于分子间的吸引力，在液体的自由表面上能够承受的极其微小的张力称为表面张力。
毛细管现象：由于表面张力的作用，如果把两端开口的玻璃细管竖立在液体中，液体就会在细管中上升或下降h高度的现象称为毛细管现象。
6、流体的三个力学模型：①“连续介质”模型；②无黏性流体模型；③不可压缩流体模型。
（P12，还需看看书，了解什么是以上三种模型！）。
第二章、流体静力学1、流体静压强的两个特性：①其方向必然是沿着作用面的内法线方向；②其大小只与位置有关，与方向无关。
2、a流体静压强的基本方程式：①P=Po+rh，式中P指液体内某点的压强，Pa(N/㎡)；Po指液面气体压强，Pa(N/㎡)；r指液体的容重，N/m³；h指某点在液面下的深度，m；②Z+P/r=C（常数），式中Z指某点位置相对于基准面的高度，称位置水头；P/r指某点在压强作用下沿测压管所能上升的高度，称压强水头。
两水头中的压强P必须采用相对压强表示。
b流体静压强的分布规律的适用条件：只适用于静止、同种、连续液体。
3、静止均质流体的水平面是等压面；静止非均质流体（各种密度不完全相同的流体——非均质流体）的水平面是等压面，等密度和等温面。
流体力学基础知识一、流体的物理性质1、流动性流体的流动性是流体的基本特征，它是在流体自身重力或外力作用下产生的。
这也是流体容易通过管道输送的原因2、可压缩性流体的体积大小会随它所受压力的变化而变化，作用在流体上的压力增加，流体的体积将缩小，这称为流体的可压缩性。
3、膨胀性流体的体积还会随温度的变化而变化，温度升高，则体积膨胀，这称为流体的膨胀性。
4、粘滞性粘滞性标志着流体流动时内摩擦阻力的大小，它用粘度来表示。
粘度越大，阻力越大，流动性越差。
气体的粘度随温度的升高而升高，液体的粘度随温度的升高而降低。
二、液体静力学知识1、液体静压力及其基本特性液体静压力是指作用在液体内部距液面某一深度的点的压力。
液体静压力有两个基本特性：①液体静压力的方向和其作用面相垂直，并指向作用面。
②液体内任一点的各个方向的静压力均相等。
2、液体静力学基本方程Ｐ＝Ｐa＋ρgｈ式中Pa----大气压力ρ-----液体密度上式说明：液体静压力的大小是随深度按线性变化的。
3、绝对压力、表压力和真空①绝对压力：是以绝对真空为零算起的。
用Pj表示。
②表压力（或称相对压力）：以大气压力Pa为零算起的。
用Pb表示。
③真空：绝对压力小于大气压力，即表压Pb为负值。
绝对压力、表压力、真空之间的关系为：Pj=Pa+Pb三、液体动力学知识1、基本概念①液体的运动要素：液体流动时，液体中每一点的压力和流速，反映了流体各点的运动情况。
因此，压力和流速是流体运动的基本要素。
②流量和平均流速：假定流体在流过断面时，其各点都具有相同的流速，在这个流速下所流过的流量与同一断面各点以实际流速流动时所流过的流量相当，这个流速称为平均流速，记作V。
单位时间内，通过与管内液流方向相垂直的断面的液体数量，称为流量。
流量可分为体积流量Qv和质量流量Qm。
Qv=V AQm=ρV A③稳定流和非稳定流：稳定流是指流体流速和压力不随时间的变化而变化的流动，反之则为非稳定流。
流体力学基础流体的性质与流体力学原理流体力学基础——流体的性质与流体力学原理流体力学是研究流体运动和流体力学基本原理的学科，广泛应用于航空、航海、能源、化工等领域。
本文将介绍流体的性质以及流体力学的基本原理。
一、流体的性质流体指的是气体和液体，在力学中被视为连续介质。
流体具有以下几个主要的性质：1. 可流动性：与固体不同，流体具有较低的粘性和内聚力，因此可以流动。
流体的流动性使其在工程领域中应用广泛，并且流体力学正是研究流体流动的力学学科。
2. 不可压性：对于液体来说，密度变化相对较小，一般可视为不可压缩的。
而对于气体来说，变化较大的压力会引起密度变化，所以流体力学中对气体流动的研究需要考虑密度的变化。
3. 流体静力学压力：流体静力学压力是由于流体自身重力或外力作用下的压力差异引起的。
流体中的每一点都承受来自其周围流体的压力。
4. 流体动力学压力：流体动力学压力是由于流体的动力作用引起的压力差异。
当流体以较高速度通过管道或物体时，流体动力学压力扮演着重要的角色。
二、流体力学原理流体力学原理是研究流体运动的基本规律，它由庞加莱提出的运动方程、贝努利定律、连续方程等组成。
以下将分别介绍这几个基本原理：1. 流体运动方程：流体运动方程描述了流体在空间中运动的规律。
流体运动方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程指出质量在流体中不会凭空消失或产生；动量守恒方程描述了流体运动中受到的作用力和压力的关系；能量守恒方程则研究了流体在流动过程中的能量转化。
2. 贝努利定律：贝努利定律是流体力学中最为著名的定律之一。
它说明了在无粘度和定常状态下，流体在不同位置的速度、压力和高度之间存在着一种平衡关系。
贝努利定律在飞行器设计和管道流动等领域中有广泛的应用。
3. 材料导数：材料导数是流体力学中用来描述物质随时间变化的速率的重要概念。
对于流体来说，由于其非刚性的特性，物质随时间的变化需要通过材料导数来描述，它包括时间导数和空间导数。
流体力学基础及其工程应用流体力学是研究流体运动规律的学科, 它是物理学、数学和工程学的交叉学科。
流体力学的基础是质量守恒、动量守恒和能量守恒定律, 这些定律是研究流体运动的基础。
流体力学的应用非常广泛, 包括航空、航天、汽车、船舶、能源、环境等领域。
在航空领域, 流体力学的应用非常重要。
飞机的设计和性能评估需要对气流的流动进行分析和计算。
流体力学可以帮助工程师预测飞机在不同速度和高度下的飞行性能, 包括升力、阻力、推力和稳定性等。
此外, 流体力学还可以帮助工程师设计飞机的机翼、机身和发动机等部件, 以提高飞机的性能和安全性。
在汽车领域, 流体力学也是非常重要的。
汽车的设计和性能评估需要对气流的流动进行分析和计算。
流体力学可以帮助工程师预测汽车在不同速度和风向下的阻力和稳定性等。
此外, 流体力学还可以帮助工程师设计汽车的外形和底盘等部件, 以提高汽车的性能和安全性。
在船舶领域, 流体力学也是非常重要的。
船舶的设计和性能评估需要对水流的流动进行分析和计算。
流体力学可以帮助工程师预测船舶在不同速度和海况下的阻力、推力和稳定性等。
此外, 流体力学还可以帮助工程师设计船舶的船体和推进系统等部件, 以提高船舶的性能和安全性。
在能源领域, 流体力学也是非常重要的。
能源的开发和利用需要对流体的流动进行分析和计算。
流体力学可以帮助工程师预测风力发电机、水力发电机和燃气轮机等设备的性能和效率。
此外, 流体力学还可以帮助工程师设计输油管道和储气罐等部件, 以提高能源的生产和利用效率。
在环境领域, 流体力学也是非常重要的。
环境保护和治理需要对流体的流动进行分析和计算。
流体力学可以帮助工程师预测大气污染和水污染的扩散和传播规律。
此外, 流体力学还可以帮助工程师设计污水处理设备和空气净化设备等部件, 以提高环境保护和治理的效率。
流体力学基础及其工程应用非常广泛, 它在航空、航天、汽车、船舶、能源、环境等领域都有着重要的应用价值。
流体力学水力学知识点总结一、流体力学基础知识1. 流体的定义：流体是一种具有流动性的物质，包括液体和气体。
流体的特点是没有固定的形状，能够顺应容器的形状而流动。
2. 流体的性质：流体具有压力、密度、粘性、浮力等基本性质。
这些性质对于流体的流动行为具有重要的影响。
3. 流体静力学：研究流体静止状态下的力学性质，包括压力分布、压力力和浮力等。
流体静力学奠定了流体力学的基础。
4. 流体动力学：研究流体在外力作用下的运动规律，包括速度场、流线、流量、动压、涡量等。
流体动力学研究的是流体的流动行为及其相关问题。
5. 流动方程：流体力学的基本方程包括连续方程、动量方程和能量方程。
这些方程描述了流体的运动规律，是解决流体力学问题的基础。
6. 流体模型：流体力学的研究对象是真实流体，但通常会采用模型来简化问题。
常见的模型包括理想流体模型、不可压缩流体模型等。
二、水力学基础知识1. 水的性质：水是一种重要的流体介质，具有密度大、粘性小、表面张力大等特点。
这些性质对于水力学问题具有重要影响。
2. 水流运动规律：水力学研究水的流动规律，包括静水压力分布、流速分布、流线形状等。
3. 基本水力学定律：包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
这些定律是解决水力学问题的基础。
4. 水流的计算方法：水力学中常用的计算方法包括流速计算、水头损失计算、管道流量计算等，这些方法是解决水力学工程问题的重要手段。
5. 水力学工程应用：水力学在工程中具有广泛的应用，包括水利工程、水电站设计、城市供水排水系统等方面。
6. 液体静力学：水力学中涉及了静水压力、浮力、气压等液体静力学问题。
这些问题对水力工程设计和建设具有重要影响。
三、近年来的流体力学与水力学研究进展1. 流固耦合问题：近年来，液固耦合问题成为流体力学与水力学领域的重点研究方向。
在这个方向上的研究主要涉及流固耦合现象的模拟、流固耦合系统的动力学特性等方面。
2. 多相流动问题：多相流动是指不同相的流体在空间和时间上相互混合流动的现象。
流体力学基础知识汇总流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。
流体力学是物理学领域中的一个重要分支，广泛应用于工程学、地球科学、生物学等领域。
本文将从流体力学的基础知识出发，概述流体力学的相关内容。
一、流体静力学流体静力学研究的是静止的流体以及受力平衡的流体。
静止的流体不受外力作用时，其内部各点的压力相等。
根据帕斯卡定律，压强在静止的流体中均匀分布。
流体静力学的重要概念包括压强、压力、密度等。
压强是单位面积上受到的力的大小，而压力是单位面积上受到的力的大小和方向。
密度是单位体积内质量的多少，与流体的压力和温度有关。
二、流体动力学流体动力学研究的是流体在受力作用下的运动规律。
流体动力学的重要概念包括流速、流量、雷诺数等。
流速是单位时间内流体通过某一截面的体积。
流速与流量之间存在着直接的关系，流量等于流速乘以截面积。
雷诺数是描述流体流动状态的无量纲参数，用于判断流体流动的稳定性和不稳定性。
三、伯努利定律伯努利定律是流体力学中的一个重要定律，描述了流体在沿流线方向上的压力、速度和高度之间的关系。
根据伯努利定律，当流体在流动过程中速度增加时，压力会降低；当流体在流动过程中速度减小时，压力会增加。
伯努利定律在飞行、航海、液压等领域有着重要的应用。
四、黏性流体黏性流体是指在流动过程中会发生内部层滑动的流体。
黏性流体的流动过程受到黏性力的影响，黏性力会导致流体的内部发生剪切变形。
黏性流体的流动规律可以通过纳维-斯托克斯方程来描述。
黏性流体在润滑、液体运输、地质勘探等领域有着广泛的应用。
五、边界层边界层是指在流体与固体表面接触的区域，流体的速度在边界层内逐渐从0增加到与远离表面的流体速度相等。
边界层的存在会导致流体的阻力增加。
研究边界层的特性可以帮助理解流体与固体的相互作用，对于设计高效的流体系统具有重要意义。
流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科。
流体力学的基础知识包括流体静力学、流体动力学、伯努利定律、黏性流体和边界层等内容。
第 二章 流 体 力 学 基础ξ1 流体的主要性质1.1 流体的主要物理性质 1、 流体的流动性 ❖——流体的易变形性 ❖流体的基本属性❖流体的力学定义：不能抵抗任何剪切力作用下的剪切变形趋势的物质2、流体的连续性• 连续介质模型• 流体质点：含有大量分子的流体微团 3、质量和重力特性– 密度（ kg/ m 3）、 比容： （ m 3/kg ）、比重：无量纲量 – 浓度：质量浓度（kg/m3）、摩尔浓度(mol/m3)4、流体的可压缩性与热膨胀性♣ 等温压缩系数（ m 2/N ）： ♣ 热膨胀系数（1/K ）♣ 液体的压缩系数和膨胀系数都很小♣ 压强和温度的变化对气体密度和体积的变化影响较大 ♣ 可压缩流体与不可压缩流体5. 流体的粘滞性 (1) 粘滞性：• ——由于相对运动而产生内摩擦力以反抗自身的相对运动的性质。
• 一切流体都具有粘性，这是流体固有的特性。
• 粘性的物理本质：分子间引力、分子的热运动,动量交换(2) 牛顿粘性定律 ۩ 粘性力（内摩擦力）： ۩۩ 粘性切应力：（3） 粘性系数动力粘滞系数或动力粘度(μ)（Pa·S ） 运动粘度 （m2/s ） :理想流体（无粘性流体,μ＝0）与实际流体（粘性流体μ≠0）)/(2m N dy ud )(N A dy u d F1.3 作用于流体上的力1、 质量力 表征：单位质量力：----单位质量流体所受到的质量力当质量力仅为重力：F bx =0，F by =0，F bz = -g 2 表面力 表征：❖ 切向应力（剪切应力）：τ =T/（N/m 2） ❖ 法向应力（压应力）：p=P/A （N/m 2）ξ2 流体运动的微分方程1、 流体运动的描述（1）描述流体运动的数学方法——拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法——– 着眼于流体质点，设法描述每个流体质点自始至终的运动过程 – 描述流体质点的物理量表示为：f ＝f （a ，b ，c ，τ）–欧拉法——空间描述– 着眼于流体质点，设法描述每个流体质点自始至终的运动过程 – 描述流体物理量表示为：f ＝F （x ，y ，z ，τ）（2） 迹线与流线 迹线：– 同一流体质点在连续时间内的运动轨迹线 – 是拉格朗日法对流体运动的描述流线：– 某一时刻流场中不同位置的连续流体质点的流动方向线 – 是欧拉法对流体运动的描述– 流线的性质：流线不能相交，也不能是折线，流线只能是一条光滑的曲线；对于稳定流动，流线与迹线相重合； –(3)系统与控制体 系统——某一确定的流体质点集合的总体，与外界无质量交换流体系统的描述是与拉格朗日描述相对应控制体——流场中确定的空间区域➢ 可与外界进行质量交换和能量交换 ➢ 控制体描述则是与欧拉描述相对应2、质量守恒定律——连续性方程mF F m F F m F F zbz y by x bx ,,• 原则：质量守恒定律：• 研究对象: 微元六面体为控制体 ; • 方法: 欧拉法 对于稳定流动过程3、动量定理：运动方程（纳维-斯托克斯方程）原则: 动量方程不可压缩流体的运动微分方程：1.3 流体静力学1.3.1 静压强及特性 1、流体静压强：● 定义: ● 表征：流体所受的平均静压强：– 某点处流体静压强： ● 单位： 1Pa = 1N/m22、流体静压强的性质第一个特性——流体静压强的方向必然沿着作用面的内法线方向。
（垂直并指向其作用面）第二个特性——任意一点流体静压强的大小与作用面的方向无关，只是与该点位置有关。
——某点处静压强的大小各向等值。
px= py= pz = pn流体静压强只是空间位置的单值函数： p = f （x ，y ，z ）0)()()( zu y u x u z y x u F u b 2P dtddt u m d F )( dAdPA P p lim A Pp1.3.2重力场中静止流体中的压强分布 1、流体静力学平衡方程x f xp， y f y p， z f zp——流体平衡微分方程 C gpz——流体静力学基本方程式 对流体中任两点：方程的物理意义1）能量意义Z －——表示为单位重量流体对某一基准面的位势能。
p/ρg －——表示单位重量流体的压强势能2）.几何意义❖ Z ----位置水头(几何压头)：相对于基准面的垂直高度 ❖ p/ρg ——压强水头测压管高度，或测压管水头，在重力作用下静止流体中各点的测压管高度都相等 2、静止液体中的压强分布 ——液体静力学基本方程式0p p gh ——表明在均质静止液体中压强分布的特征3、等压面及其特性– 等压面与质量力正交– 静止流体中，水平面为等压面。
– 静止流体中，分界面是水平面，是等压面 – 。
静止流体中，自由面是水平面、等压面–上述等压面性质的适用条件：静止、同种、连续的流体。
c g p z g p z g p z 22111.3.3 静压强的计算基准和度量单位：1、两种计算基准– 绝对压强 – 相对压强:2、压强的三种度量单位：– 应力单位、 – 大气压单位、 – 液体柱高度 – 4、静力学方程应用（1）被测容器中的流体压强高于大气压强（即p>p a ）： （2）被测容器中的流体压强小于大气压强（即p ＜p a ） （3）气体压强的计算：0p p gh 。
在高差不大的情况下，可以忽略 gh 的影响，p=p0。
1.4 流体动力学1. 基本概念（1） 流动分类➢ 流动参数随时间的变化——♣ 不恒定流动：R = R （x 、y 、z 、 τ ） ♣ 恒定流动： R = R （x 、y 、z ）➢ 均匀流动和非均匀流动➢ 流动要素依赖于空间坐标的个数——♣ 一元流动：♣ 二元流动： 平面流动, R = R （x 、y 、τ） ♣ 三元流动（2）流管、流束、流量 （3）有效断面（过流断面） （4）平均流速：V=UA （5）一元流动模型：2 连续性方程——质量守恒定律的应用 连续性方程的积分形式对于均质流体2211V V ，或222111A U A U对不可压缩流体：212211,V V A U A U3 。
流体流动的伯努利方程（包括两气体方程）（1）理想流体运动微分方程 无粘性流体( ＝0)的N-S 方程 ：分量形式：z p Z dt du y p Y dt du x p X dt du z y x 111——理想流体流动的欧拉方程对可压缩与不可压缩流体均适用。
2、理想流体沿流线流动的伯努利方程式（1）方程的导出：由欧拉（Euler ）方程，积分对沿流线上对任意两点：（2）方程的物理意义：♣ 能量意义、单位重量流体所具有的能能量。
单位重量流体的所具有机械能保持一个常数，各个能量之间可相互转化 ♣ 几何意义：总水头高度保持不变（3）方程中各项的单位： m 流体柱；各项量纲： [L]cg u g p z 22gu g p z g u g p z 22222221113、粘性流体的伯努利方程4、流体沿管道流动的伯努利方程式（1）动能修正系数（2）渐变流（3）实际流体的总流伯努利方程 ——管道内实际流体的总流伯努利方程。
方程适用条件：定常流动，，均质不可压缩流体，质量力只有重力，所选取的两个截面是渐变流截面在工程计算中，一般可以认为α≈ 1☐ 几何意义：水头高度☐ 能量意义：有效断面上单位重量流体所具有平均能量工 程 应 用——流速和流量的测量毕托管----流速的测量1．5不可压缩粘性流体的流动1.5.1、 层流与湍流（1）两种流态：层流与湍流（紊流）（2）流动状态判别流动是层流还是湍流状态主要取决于雷诺数UdRe 的大小(3) 紊流的结构 层流底层：湍流主体(紊流核心) ：212222211122 w h gug p z g u g p z 21222222111122w h gUg p z g U g p z 212222211122 w h g Ug p z gU g p z过渡层：1.5.3、不可压缩粘性流体的层流运动（1）切应力分布20r l p p l——斯托克斯公式——在圆管流动中流体剪应力的大小与径向坐标r 成正比，在管中心线上为0，而在管壁上达到最大值园管中层流运动的切应力，或表示为：w r r即，管壁处，r=r 0 ，τw =τmax =P r 0/2; 管中心处,r=0, τ=τmin =0 （2）速度分布2200(),4r P u r r r r——表明无限长直圆管中的流动速度沿半径呈抛物线分布 ——管中心处达到最大值，220max 0044l r p p P u r r l ——圆管中流动的平均速度U ，200max 20182V l r Q p p U r u r l1.5.4、不可压缩粘性流体的湍流运动1、湍流脉动——湍流的基本特征☐ 时均速度u ，☐ 瞬时速度u ，☐ 脉动速度u ，uu u ，2、湍流的半经验理论（1）湍流阻力湍流切应力==粘性应力+惯性应力惯性应力和分子粘性应力这两种应力在整个流场中并不是同等重要（2）湍流的速度分布 断面速度分布：C y U uln 1*——沿着半径方向，呈对数曲线分布。
且，平均速度 U=（ 0.78~0.85u max ）3、尼古拉兹（J.Nikurads ）实验（1）尼古拉兹实验 （2）实验结果♣ 1．层流区当 Re<2300时，♣ 层流到紊流的过渡区： 2300<Re<4000♣ 紊流水力光滑管区：）（Re f♣ 紊流水力粗糙管过渡区，）（d Re f /,♣ ．紊流水力粗糙管平方阻力区 ，）（d f /1.6流体流动的阻力与管路计算1．6．1流体流动的阻力 1 沿程阻力与沿程损失（1）一般计算公式:适用于在管道中的流动g U d l h 22f 或 22f U d l p ——达西-威斯巴赫 公式（2）层流运动的沿程阻力计算公式：Re64，有，g U d l h f 2)Re 64(2（3） 紊流沿程阻力损失2 局部阻力与局部损失计算公式：gU h m 22ζ=f （局部阻碍形状、相对粗糙、Re ）3、非圆形截面管道阻力损失的计算水力半径（R H ）： (R H =A/x)Re 64 ）（Re f当量直径（de ） de =4 R H非圆形截面管道的沿程阻力损失及雷诺数：4. 总阻力与总能量损失总能量损失=沿程损失+局部损失——能量损失的叠加原理 2、 管 路 计 算（1）阻力损失-管路状况-流量三者关系í 对于园管，综合阻力系数：)/(8)(5242m s gd d l sí 则：H W =sV 2（2） 串 联 管 路（3） 并 联 管 路w w w w h h h h V V V V 321321;3213211：11s s ：s ：V ：V VgU d l h e 22feUd Rejf w h h h ss s s h h h h w w w w 321321,VV V V 3211111111s s s s。
