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大学物理 CH4.1 流体力学第四章流体力学流动性静止流体在任何微小的切向力作用下都要发生连续不断的变形，不断的变形，即流体的一部分相对另一部分运动，即流体的一部分相对另一部分运动，这种变形称为流动。
这种变形称为流动。
连续介质模型设想流体是由连续分布的流体质点组成的的连续介质，流体质点具有宏观充分小，流体质点具有宏观充分小，微观充分大的特点。
微观充分大的特点。
描述流体的物理量可以表示成空间和时间的连续函描述流体的物理量可以表示成空间和时间的连续函数。
内容提要流体的主要物理性质连续性方程、连续性方程、伯努利方程及其应用粘性流体的两种流动状态、粘性流体的两种流动状态、哈根-哈根-泊肃叶定律斯托克斯定律一、惯性惯性是物体保持原有运动状态的性质，惯性是物体保持原有运动状态的性质，表征某一流体的惯性大小可用该流体的密度。
m均质流体：均质流体：ρ=V∆m d mρ(x , y , z )=lim =∆v →0∆V d V液体的密度随压强和温度的变化很小，液体的密度随压强和温度的变化很小，气体的密度随压强和温度而变化较大。
度随压强和温度而变化较大。
二、压缩性流体受到压力作用后体积或密度发生变化的特性称为压缩性。
为压缩性。
通常采用体积压缩率表示流体的压缩性。
d V κ=−单位：单位：m 2/Nd p 体积弹性模量：d pE V ==−κd V 1单位：单位：N / m2或Pa不可压缩流体即在压力作用下不改变其体积的流体。
即在压力作用下不改变其体积的流体。
三、粘性粘性是运动流体内部所具有的抵抗剪切变形的特性。
粘性是运动流体内部所具有的抵抗剪切变形的特性。
它表现为运动着的流体中速度不同的流层之间存在着沿切向的粘性阻力（着沿切向的粘性阻力（即内摩擦力）。
即内摩擦力）。
xd u速度梯度d yd uF =µA 牛顿粘性公式d yµ为动力黏度，为动力黏度，单位Pa ⋅sd u黏滞切应力τ=µd yd u xd u d td γ≈tan(dγ) =d yd u d γ=d y d t d γτ=µd t例1如图所示为一旋转圆筒黏度计，如图所示为一旋转圆筒黏度计，外筒固定，外筒固定，内筒由同步电机带动旋转，同步电机带动旋转，内外筒间充入实验液体。
1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答：① 傅立叶定律：dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。
3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。
这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。
4． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。
5． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。
热工与流体力学基础第二版知识点《热工与流体力学基础》第二版是一本涵盖热工学和流体力学基础知识的教材。
下面是该教材的主要知识点总结。
第一章：热力学基础1.热力学基本概念：系统、过程、状态、平衡等。
2.热力学第一定律：能量守恒原理，包括内能、功和热量的转化。
3.理想气体的状态方程和理想气体的内能、焓、比热容等基本性质。
4.热力学第二定律：热量无法自流体温度较低的物体传递到温度较高的物体，熵增原理。
5.热力学过程：等温过程、绝热过程、等焓过程、等熵过程等。
第二章：热力学第二定律1.热力学第二定律的表述：克劳修斯表述、开尔文表述、普朗克表述等。
2.热力学可逆性：可逆过程和不可逆过程的区别。
3.温度原理：第二定律的另一个表述。
4.卡诺循环：理想热机的最高效率，热量机和制冷机的理论效率等。
5.热力学状态函数：焓、熵等。
第三章：气体物性1.理想气体状态方程：理想气体的状态方程、气体的通用状态方程等。
2.实际气体的物性：气体的压缩因子、物态方程等。
3.混合气体：混合气体的压力、物态方程等。
4.湿空气的物性：湿空气的物态方程，空气的相对湿度等。
第四章：热力学循环1.热力学循环的基本概念：容器、工质、制冷剂等。
2.理想循环：卡诺循环、斯特林循环、布雷顿循环等。
3. 实际循环：由理想循环引出的实际循环，如Otto循环、Diesel 循环等。
4.循环效率：循环效率的计算和提高方法等。
第五章：流体力学基础1.流体力学的基本概念：流体、运动、静压力、动压力等。
2.流体的物理性质：密度、体积模量、表面张力等。
3. 流体静力学：流体的静力学平衡方程、静压力、Pascal定律等。
4.流体流动的描述：速度场、流线、流管、速度势等。
第六章：定常流动1.流体的连续性方程：质量守恒定律。
2.流体的动量方程：动量守恒定律，流体的动力学压强等。
3. 流体的能量方程：能量守恒定律，Bernoulli方程等。
4.流动的稳定性：雷诺数、层流和湍流等。
热工与流体力学基础第二版知识点热工与流体力学是工程中的重要学科，涉及热力学、传热学和流体力学等内容。
下面将介绍《热工与流体力学基础第二版》中一些重要的知识点。
第一章：热力学基础本章介绍了热力学的基本概念和基本定律。
热力学是研究热和功之间相互转化关系的学科。
其中包括热力学系统、状态方程、热力学过程等内容。
第二章：气体的热力学性质本章主要介绍了理想气体和真实气体的性质。
理想气体的状态方程为PV=RT，其中P为气体压强，V为气体体积，R为气体常数，T为气体温度。
真实气体的性质受到压力、温度和物质的影响。
第三章：热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。
热力学第一定律还可以用来分析各种热力学过程中的能量转化和能量平衡。
第四章：理想气体的热力学过程本章介绍了理想气体在不同热力学过程中的性质和特点。
其中包括等温过程、等容过程、等压过程和绝热过程。
这些过程在工程中具有重要的应用价值。
第五章：气体混合与湿空气本章介绍了气体混合和湿空气的热力学性质。
气体混合是指两种或多种气体按一定的比例混合在一起的过程。
湿空气是指空气中含有一定的水蒸气。
湿空气的热力学性质对于气候和环境工程有着重要的影响。
第六章：热力学第二定律热力学第二定律是热力学的基本定律之一，它规定了一个孤立系统的熵永远不会减少。
熵是一个表示系统无序程度的物理量，它可以用来描述热力学过程的方向性。
第七章：传热学基础传热学是研究热量从一个物体传递到另一个物体的学科。
本章介绍了传热的基本概念和热传导、对流传热、辐射传热的基本原理。
第八章：传热过程与换热器本章介绍了传热过程和换热器的基本原理和应用。
传热过程包括散热、传热和吸热。
换热器是一种用于实现热能转移的设备，广泛应用于工业生产和能源利用。
第九章：流体力学基础流体力学是研究流体运动规律的学科。
本章介绍了流体的基本性质和运动方程。
流体的性质包括密度、压力、粘度和表面张力等。
《流体力学与热工基础》教学大纲（学时范围：90-100学时，使用专业：制冷工程，制定人陈礼）一、课程的性质、地位和作用本课程系专业基础课，旨在为专业课的学习奠定必要的基础，是进入专业理论和技能学习的一级重要台阶。
因此，也是本专业的主干课和核心课。
二、课程的目的和任务使学生掌握热力学、流体力学和传热学的基础知识、基础理论和计算，以便进入专业理论和专业技能的学习，也有利于学生的可持续性发展。
三、与其它课程的联系与分工本课程的先修课程是应用数学基础和工程制图，后续课程是制冷技术、空气调节系统、中央空调、流体机械与制冷压缩机、冰箱空调器及其维修、综合实训等专业理论课和实训课。
本课程涉及制冷装置的热力学基础、工质及其它介质的流动计算，制冷装置中换热过程的基本原理及计算。
但只涉及到装置的热力过程，不涉及装置的结构、分类、选型及制造工艺等。
四、课程的基本要求课程分热力学、流体力学和传热学三篇，使学生了解能量转换所用工质状态及基本参数，气体状态方程，掌握热力学第一定律、第二定律，了解蒸汽的定压产生过程及制冷循环的热力学原理；了解流体静压强分布规律，深刻理解能量方程及其应用，掌握阻力损失的计算方法；了解传热的三种方式及其规律，重点掌握单相对流和相变对流换热及换热器热力计算思想。
五、课程内容和教学要求第一篇工程热力学第一章工质与气态方程1．热能与机械能的相互转换2．工质的热力学状态及其基本参数3．气体状态方程4．气体的比热要求：理解工质、状态、状态参数的物理意义，掌握其单位换算；深刻理解气态工质的状态方程，工质的比热,并能熟练运用和计算。
*第二章热力学基本定律1. 热力学第一定律2. 稳定流能量方程式3. 能量方程式在制冷装置部件中的应用4. 气体的基本热力过程5. 热力学第二定律6. 熵和温熵图要求：在理解内能和膨胀功的基础上理解热力学第一定律；在理解闭口系、开口系、推动功、轴功的基础上深刻理解稳定流能量方程式及焓的物理意义；熟练运用能量方程式解决压缩机、节流、换热器等装置的热和功的计算。
热工与流体力学基础绪论工程热力学的研究对象主要是热能转化为机械能的规律、方法及提高转化效率的途径。
流体力学的研究对象是流体的平衡和运动规律，以及在工程应用中力求克服流动阻力减少能量损失。
第一章工质及气态方程第一节工质及热力系统一、工质用以实现热能与机械能相互转换或热能转移的媒介物质，称为工质。
合理的选用工质能提高能量转换的效率。
二、热力系统常见系统：（1）闭口系统（2）开口系统（3）绝热系统（4）孤立系统（5）热源最常见的热力系统是简单可压缩系统(只进行热量与体积变化的系统)。
第二节工质的热力状态及基本状态参数一、热力状态与状态参数初终态的参数变化值，仅与初终态有关。
以x表示状态参数,状态参数的特征:1.状态确定，则状态参数确定，反之亦然。
2.状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关。
工程热力学中常用的状态参数有：温度（T）、压力、体积、热力学能、焓、熵等。
二、基本状态参数1.温度是物质分子热运动激烈程度的标志.热力学温标取纯水的三相点,即冰、水、汽三相平衡共存的状态点为基准点，规定其温度为273.16K。
T=t+2732.压力单位面积上所受到的垂直作用力称为压力,p.P=F/A根据分子运动论,气体的压力是大量分子与容器壁面碰撞作用力的统计平均值.压力的大小与分子的动能和分子的浓度有关.1标准大气压(atm)= 1.01325×105 帕斯卡 =760.00毫米汞柱=10.3323米水柱气体的实际压力称为绝对压力,用 p 表示.当被测气体的绝对压力高于大气压力pb时,相对压力为正压,压力表指示的数值称为表压力,用 pg来表示.当被测气体的绝对压力低于大气压力pb时,相对压力为负压,压力表指示的数值称为真空度,用 pv来表示.当p>pb p=pb+pgP<pb p=pb-pv只有绝对压力才是工质的状态参数,表压力和真空度都与当地大气压有关.3.比体积与密度单位质量的工质所占有的体积称为比体积.用v表示,单位为m3/kg. v=V/m单位体积工质占有的质量称为密度.用ρ表示。
