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第一章流体流动第一讲流体的物理性质及作用在流体上的力【学习要求】1．理解流体密度、比容、比重和静压强的定义；2．掌握流体密度的计算方法、流体静压强的单位及其表示方法。
【预习内容】1．国际单位制的英文缩写为，它规定了个基本单位和个辅助单位。
2．在本课程中常用的五个基本单位分别是、、、、。
3．本课程常用的SI制中具有专门名称的导出单位有、、、、。
4．0.5 kg f／cm 2 = N／m 2 = kPa 。
【学习内容】一、流体的密度1．流体的密度的概念（1）在均质流体中，称为流体的密度，其数学表达式为，在SI制中的单位是。
（2）任何流体的密度都随它的和的变化，但对液体的密度影响很小，可忽略不计，所以液体常称为的流体。
2．流体密度（1）气体的密度ρ= PMRT或ρ=M22.4T0PTP0（2）混合液体的密度1ρm= 。
（3）混合气体的密度混合气体的平均摩尔质量M m= 。
ρm = PM m RT二、作用在流体上的力1．流体静压力的概念由于外力作用的结果，而在静止流体内部任一面积上所产生的称为该面上的流体静压力。
单位面积上的流体静压力称为流体静压强，习惯上多称为。
2．流体静压力的两个特性（1）流体静压力的方向；（2）静止流体内部任何一点的流体静压力在各个方向上都是。
3．流体静压力的单位1atm = kgf／cm2 = mmHg = mH2O = Pa1at = kgf／cm2 = mmHg = mH2O = Pa 4．流体静压力的表示方法（1）以绝对真空为基准：绝对压力（2）以大气压强为基准：表压强和真空度（3）绝对压强、表压强、真空度的关系表压强= ；真空度= 。
三、流体的比容和比重1．流体的比容流体的比容是指，单位是。
2．流体的比重流体的比重是指，单位是。
【典型例题】例1 已知20℃时苯的密度为879kg／m3，甲苯的密度为867kg／m3。
试求在20℃时600kg 苯和200kg甲苯混合后的混合液的密度。
《流体力学》课程教学大纲Fluid Mechanics课程编号：学分：3 总学时： 54大纲执笔人：王振亚、王毅刚大纲审核人：杨志刚一、课程性质与目的性质：流体力学是汽车学院发动机方向和车身方向的一门重要技术基础课程，是必不可少的先修课程。
目的和意义：本课程的目的就是要通过各个教学环节，使学生掌握流体力学的基本知识（基本概念、原理和研究方法）、有关的计算方法和必要的实验技能，具备应用流体力学知识对实际问题进行分析和计算的能力，为后续专业课的学习和将来从事科学研究和专业技术工作打下良好基础。
二、课程面向专业车辆工程的发动机方向和车身与空气动力学方向。
三、课程基本要求学生学习本课程应达到下列基本要求：（1）正确理解流体力学中的一些基本概念和流动的基本特征；（2）掌握研究流体运动的一些基本方法；（2）熟练掌握连续性方程、伯努利方程、动量方程，对工程中的一般流体流动问题具有分析和计算的能力；（4）正确理解量纲分析和相似原理对实验的指导意义以及掌握一定实验技能与方法，具有测量流动参数、分析实验数据和编写实验报告的能力；（5）正确理解理想不可压缩流体流动与不可压缩粘性流动的基本原理与它们之间的区别，掌握流体在管道中运动阻力和水头损失的计算，绕物体流动的流体边界层性质。
；（6）了解定常一元可压缩气流的基本知识。
四、实验基本要求掌握一定实验技能与方法，具有测量流动参数、分析实验数据和编写实验报告的能力五、课程基本内容绪论教学基本要求：（1）流体运动与流体力学；（2）流体力学与科学；（3）流体力学与工程技术；（4）流体力学的研究方法。
第一章流体及其主要物理性质教学基本要求：（1）掌握流体的惯性、黏性、压缩性、膨胀性等主要物理性质；（2）理解流体微团及质点的概念、连续介质模型及建立的条件；（3）了解作用在流体上的力（质量力和表面力）。
第二章流体静力学教学基本要求：（1）理解和掌握流体静压强及其特性；（2）了解流体平衡微分方程式，理解其物理意义；（3）掌握流体静压强的分布规律及点压强的计算（利用等压面），（4）掌握流体静压强的量测和表示方法，掌握相对平衡原理，解决等压面的形状特别是自由液面的形状问题，会计算旋转液体中各点的压强；（5）了解作用于平面壁和曲面壁上流体总压力的计算。
流体力学知识点总结流体力学是一门研究流体（包括液体和气体）的运动规律以及流体与固体之间相互作用的学科。
它在许多领域都有着广泛的应用，如航空航天、水利工程、能源开发、生物医学等。
下面将对流体力学的一些重要知识点进行总结。
一、流体的物理性质1、密度和比容密度是指单位体积流体的质量，用ρ 表示。
比容则是单位质量流体所占的体积，是密度的倒数，用ν 表示。
2、压缩性和膨胀性压缩性是指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 来表示。
膨胀性是指流体在温度升高时体积增大的性质，用体积膨胀系数α 来表示。
液体的压缩性和膨胀性通常较小，可视为不可压缩和不可膨胀流体；而气体的压缩性和膨胀性较为显著。
3、粘性粘性是流体内部产生内摩擦力以阻碍流体相对运动的性质。
粘性的大小用动力粘度μ 或运动粘度ν 来表示。
牛顿内摩擦定律指出，相邻两层流体之间的切应力与速度梯度成正比。
4、表面张力液体表面由于分子引力不均衡而产生的沿表面切线方向的拉力称为表面张力。
表面张力会使液体表面有收缩的趋势，在一些涉及小尺度流动的问题中需要考虑。
二、流体静力学1、静压强及其特性静止流体中任一点的压强大小与作用面的方位无关，只与该点的位置有关，即静压强各向同性。
2、欧拉平衡方程在静止流体中，单位质量流体所受的质量力和表面力平衡，由此可以导出欧拉平衡方程。
3、重力作用下的静压强分布在重力作用下，静止液体中的压强随深度呈线性增加，其计算公式为 p ＝ p0 ＋ρgh，其中 p0 为液面压强，h 为深度。
4、压力的表示方法绝对压强是以绝对真空为基准计量的压强；相对压强是以当地大气压为基准计量的压强。
真空度则是当绝对压强小于大气压时，相对压强为负值，其绝对值称为真空度。
5、作用在平面上的静水总压力对于垂直放置的平面，静水总压力的大小等于受压面面积与形心处压强的乘积，其作用点位于受压面的形心之下。
6、作用在曲面上的静水总压力将曲面所受静水总压力分解为水平方向和垂直方向的分力进行计算。
第一章流体及其主要物理性质主要内容：•预备知识：单位制及其换算关系•流体的概念•流体的主要物理性质•作用在流体上的力预备知识1、单位制CGS=Centimeter-Gram-Second(units) 厘米-克-秒(单位制)MKFS=Meter-Kilogram-Force-Second(units) 米-千克力-秒(单位制) MKS =Meter-Kilogram-Second(units) 米-千克-秒(单位制)2、换算关系力：1公斤力＝9.8牛顿＝9.8×105达因1克力＝980达因1公斤力＝1000克力质量：1公斤力·秒2/米＝9.8×103克1千克＝0.102公斤力·秒2/米第一节流体的概念一、流体的概念自然界的物质有三态：固体、液体、气体从外观上看，液体和气体很不相同，但是从某些性能方面来看，却很相似。
流体与固体相比，分子排列松散，分子引力较小，运动较强烈，无一定形状，易流动，只能抗压，不能抗拉和切。
流体：是一种受任何微小剪切力都能连续变形的物质。
它是气体和液体的通称。
二、流体的特点温度对粘性的影响：产生粘性的主要因素不同（1）气体：T升高，µ变大分子间动量交换为主（2）液体：T升高，µ变小内聚力为主三、连续介质假设——连续性说明（稠密性假设）1、假设的内容：1753年欧拉（数学家）从微观上讲，流体由分子组成，分子间有间隙，是不连续的，但流体力学是研究流体的宏观机械运动，通常不考虑流体分子的存在，而是把真实流体看成由无数连续分布的流体微团（或流体质点）所组成的连续介质，流体质点紧密接触，彼此间无任何间隙。
这就是连续介质假设。
流体微团（或流体质点）：基本单位宏观上足够小（无穷小），以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；微观上足够大（无穷大），它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质。
2、引入意义：第一个根本性的假设将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可作为时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学中的问题。
第一章 绪 论一、连续介质的概念将流体认为是充满其所占据空间无任何孔隙的质点所组成的连续体。
二、液体的主要物理性质（1）惯性、质量、密度（2）压缩性（热胀性）与表面张力特性压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大的性质； 热胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小的性质。
1、对于液体液体的压缩性一般用压缩系数β来表示。
如对液体体积V ，密度ρ，压强增大dp ，密度增大ρd ， 压缩系数的定义：dpd ρρβ=压缩系数： dpV dV -=β 单位：N m /2弹性模量：dVdp Vd dp d dp E -====ρρρρβ1单位：2/m N热胀系数：dTV dV dTd =-=ρρα， 单位：1-T注：水的热胀性和压缩性非常小，一般可以忽略不计，在某些情况下才需要考虑：水击，热水采暖。
2、对于气体，气体的压缩性和热胀性比较显著。
服从理想气体状态方程：RT p =ρ适用范围：气体的长距离运输以及气体的高速流动中需要考虑气体的压缩性。
（3）粘滞性 dydu A T μτ==dtd dydu θ=（1）上式表明，速度梯度等于直角变形速度。
（3）μ——动力粘滞系数，单位：)/(2s m N ⋅，s Pa ⋅。
含义：单位速度梯度下的切应力。
表现粘滞力的动力性质。
ρμν/=——运动粘滞系数，单位：s cm /2（斯托克斯，St ）含义：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。
（4）流体的粘滞系数都会随着温度的变化而变化，但对压强的变化在一定范围内不敏感。
水和空气的粘滞系数随温度变化的规律是不同的，是因为粘滞性是分子间的吸引力和分子不规则热运动产生动量交换的结果。
（5）满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体（本书重点）；否则是非牛顿流体。
三、理想流体与实际流体模型不考虑粘性作用的流体，称为无粘性流体（或理想流体）。
四、质量力、表面力表面力：AP p A A ∆∆=→∆lim（压强），AT A A∆∆=→∆limτ（切应力）质量力：k Z j Y i X dmF d f++== 2/s m 第二章 流体静力学 第一节 流体静压强及其特性一、流体静压强的定义 A Pp aA ∆∆=→∆l i m二、流体静压强的特性（1） 流体静压强的方向是垂直指向受压面的（正压性）；（2） 流体静压强的无方向性：在同一点各方向的静压强大小与受压面方位无关。
