下载文档原格式
流体力学知识点范文流体力学是研究流体静力学和流体动力学的一个学科，涉及到流体的运动、力学性质以及相关实验和数值模拟方法。
流体力学的应用广泛，包括气象学、海洋学、土木工程、航空航天工程等领域。
以下是流体力学的一些重要知识点。
1.流体的性质流体是一种能够自由流动的物质，包括气体和液体。
与固体不同，流体具有可塑性、可挤压性和物质变形后恢复自然形状的性质。
流体的密度、压力、体积、温度和粘度是流体性质的基本参数。
2.流体的运动描述流体的运动包括膨胀、收缩、旋转和流动等。
为了描述流体的运动，需要引入一些描述流体运动的物理量，如速度、流速、加速度和流量。
流体的速度矢量表示流体粒子的运动方向和速度大小。
3.流体静力学流体静力学研究的是在静压力的作用下，流体内各点之间的静力平衡关系。
流体的静力压力与深度成正比，由于流体的可塑性，静压力会均匀传输到容器中的各个部分。
流体静力学应用于液压系统、液态储存设备和液压机械等领域。
4.流体动力学流体动力学研究的是流体在外力作用下的运动行为。
流体动力学分为流体动力学和流体动量守恒两个方面。
流体动力学研究的是流体的速度和加速度，以及流体流动的力学性质。
流体动量守恒研究的是流体在内外力作用下动量的转移和守恒。
流体动力学应用于气象学、水力学、航空航天工程等领域。
5.流体的流动方程流体力学的基本方程是质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体的质量守恒原理，即质量在流体中是守恒的。
动量守恒方程描述了流体的动量守恒原理，即外力对流体的动量变化率等于流体的加速度乘以单位质量的流体体积。
能量守恒方程描述了流体的能量守恒原理，即流体在流动过程中能量的转化和传输。
6.流体力学问题的数值模拟由于流体力学问题具有复杂性和非线性性，很多问题难以通过解析方法得到解析解。
因此，数值模拟成为解决流体力学问题的一种重要方法。
数值模拟方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
这些方法通过将流体力学问题离散化为一组代数方程来进行数值求解。
流体力学：是力学的一个分支，主要研究流体的各种运动特性，在各种里的作用下流体的运动规律，以及流体与其他界面（固体壁面，不同密度的流体等）由于存在相对运动时的相互作用。
惯性：是物体保持原有运动状态的性质质量：是用来度量物体惯性大小的物理量。
、粘性：反映流体客服外界切向力的物理属性。
气蚀：如这种运动是周期的，将对固体表面产生疲劳并导致剥落，这种现象称为气蚀。
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及其微小的张力，这种张力称表面张力。
表面力：是通过直接接触，施加在接触面上的力，它正比于接触面面积，通常用单位面积上所受的力表示应力。
质量力：作用在隔离体内每个流动质点上的力称为质量力。
流体静力学：是研究流体处于静止或相对静止状态下的力学规律。
等压面：压强相等的空间点构成的面称为等压面绝对压强：以无物质分子存在的或虽存在但处于绝对静止状态下的压强为起算点，所表示的压强为绝对压强。
相对压强：以当地同高程的大气压强为起算点，所表示的压强为相对压强。
恒定流：在流场中，任意空间位置上运动参数都不随时间而改变，即对时间的偏导数等于零，这种流动称为恒定流。
非恒定流：在流场中，任意空间位置上只要存在某一运动参数是时间的函数，即对时间的偏导数不等于零，这种流动称为非恒定流。
流线：在流场中，流线是一条瞬时曲线，在曲线上每一点的切线方向代表该点的流速方向，流线是由无限多个流体质点组成的。
迹线：在流场中，迹线是由一个流体质点随着时间的推移在空间中所勾画的曲线，即为流体质点的轨迹线。
流管：在流场中任意取一非流线的封闭曲线，通过该曲线上的每一点作流场的流线，这些流线所构成的一封闭管状曲面称为流管。
过流断面:在流束上作与流线正交的横断面称为过流断面。
元流：当流束的过流断面为微元时，该流束称为元流。
总流：总流是由无数元流组成的流束，断面上各点的运动参数一般不相等。
流量：单位时间通过某一过流断面的流体体积或质量称为该断面的流量。
流体力学的基本概念流体力学是研究流体在运动和静止时的物理学科，广泛应用于工程、自然科学和医学领域。
流体力学的基本概念包括：流体、速度场、流线、通量、压力、连通性、黏度等。
下面将对这些基本概念进行介绍。
1. 流体流体是指能够流动的物质，包括气体和液体。
与固体不同的是，流体没有一定的形状，并且具有很强的流动性。
流体力学研究的是在流体中运动和转化的能量和物质。
2. 速度场在流体力学中，速度场指的是在空间中的任何一个点（x,y,z）处，流体在该点的速度向量V(x,y,z)。
速度场可以用向量场表示，它是一个三维矢量，表示流体在不同点的速度和方向。
3. 流线流线是指在流体中某个时刻从每个点出发的一条曲线，它的方向与该点的速度向量方向相同。
流线可用于描述流体在空间中的流动状态，它的密度越集中，表示流体流动越迅速。
4. 通量在流体力学中，通量是指通过一定面积的流体的质量或者体积。
它可以通过流体穿过该面积的速度与面积相乘来计算。
通量是流体力学中的重要概念，与流体的流动速度和流体的面积有关。
5. 压力压力是指单位面积受到的力的大小，以牛顿/平方米表示。
在流体力学中，压力是指垂直于流体流动方向的单位面积上的压力大小，它与流体的密度和流速有关。
6. 连通性流体力学中的连通性是指流体不可穿透的性质，即两个靠近的流体体积不能相互穿透。
在流体运动中，连通性是一条重要的限制条件。
连通性是流体力学中常常需要掌握的概念，尤其是在流体的运动与静止的过程中。
7. 黏度黏度是指流体阻力的大小，它是描述流体的粘性的物理量。
黏度可以用来描述流体在运动中的阻力大小，阻力越大，黏度也就越大。
黏度是流体力学中非常重要的物理量，它影响了流体的运动和可塑性。
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。
1、以流动性既是流体命名的由来，也是流体区别于固体的根本标志。
2、所谓流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实
体，流体质点具有以下四层含义：流体质点的宏观尺寸非常小；微观尺寸足够大；是包含有足够多分子在内的一个物理实体，因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量；
形状可以任意划定，因而质点和质点之渐可以完全没有空隙，流体所在的空间中，质点紧密毗邻、连绵不断、无所不在。
3、流体的粘性：流体运动时内部产生切应力的这种性质叫做流体的粘性。
4、液体粘度的大小取决于分子间距和分子引力，当温度升高或压强降低时，液体膨
胀、分子间距增大、分子引力减小，故粘度降低。
反之温度降低或压强升高时，液体粘度增大。
5、影响气体粘度大小的主要因素是分子热运动所产生的能量交换，变化和液体
相反。
6、粘度为0的流体成为理想流体或无粘性流体。
7、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称为质量力。
8、大小与表面积有关且分布作用在流体表面上的力称为表面力。
9、等压面三个性质：等压面也是等势面；等压面与单位质量力矢量垂直；两种不相
混合平衡液体的交界面必然是等压面。
10、如果说z代表单位重力流体的位置势能，则代表单位重力流体的压强势能。
11、静压强基本公式的物理意义就是平衡流体中各点的总势能（包括位置势
能和压强势能）是一定的。
12、以绝对真空为起点计算压强大小，称为绝对压强。
13、比当地大气压强大多少的压强叫做计士压强或表压强，比当地大气压强小多
少的压强叫做真空度。
14、描述流体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法。
15、如果流场中的速度、压强、密度、温度等物理量的分布与时间无关，则称为定常
场，或定常流动。
16、如果流场中的速度、压强、密度、温度等物理量均与空间坐标无关，则称为均匀
场或均匀流动。
17、控制体是相对于坐标系有固定位置、有任意确定形状的空间区域，控制体的表
面也称控制面。
18、质点导数包括当地导数和迁移导数。
19、流体质点的运动轨迹叫作迹线。
20、流线是流场中的瞬时光滑曲线，曲线上各点的切线方向与各该点的瞬时速度方向
一致。
21、流线的性质：定常流动中流线形状不随时间变化，而且流体质点的轨迹与迹线
重合；实际流场中除驻点或奇点外，流线不能相交，不能突然转折。
22、在流场中任意取出一个有流体从中通过的封闭曲线，过封闭曲线上的每个点作适当
长度的流线，这无数流线围成一个通常称为流管的管状假想表面，流管内部的全部流体
叫做流束。
23、与速度方向互相垂直的端面称为过流断面。
24、单位时间内流过某一控制面的流体体积称为该控制面的流量。
25、流过全部封闭控制面的流量称为净流量。
26、过流断面的流量除以过流断面的面积叫做过流断面的平均速度，也称为管
中平均速度。
27、根据质量守恒定律、保持流体呈连续流动状态而得到的称为连续方程式，是一
切流体运动所必须遵循的一项普遍原则。
28、伯努利方程中各项的物理意义：z代表单位重力流体的位能，简称位置
水头；代表单位重力流体的压能，简称压强水头；代表单位重量流体的动能，简称速度水头。
29、理想流体伯努利方程说明在理想流体中流体的总机械能守恒。
由此可见伯努利
方程实质就是物理学能量守恒定律在流体力学上的一种表现形式。
30、力学相似包括以下三方面：几何相似，运动相似，动力相似。
31、密度比例尺是应该确定的第三个基本比例尺。
32、整个管中的水都是沿轴向流动，流体质点没有横向流动，不互相混杂，这种非流动
状态称为层流。
33、管中流体质点有剧烈的互相混杂，质点运动速度不仅在轴向而且在纵向均有不规则
的脉动现象，这种流动状态称为湍流。
34、管中的雷诺数R e﹥13800时，管中流动状态是湍流，Re﹤2320时，管中流动状
态是层流，2320﹤Re﹤13800时，层流湍流的可能性都存在，不过湍流的情况居多。
35、沿程能量损失可以用压强损失、水头损失或功率损失三种形式表示。
36、粘性底层的厚度并不是固定的，它与流体的运动粘度成正比，与流体运动速
度成反比。
而且与反映壁面凸凹不平及摩擦应力大小的沿程阻力系数有关。
37、将局部水头损失折合成平均速度水头的若干倍，这个倍数就是局部阻力系数。
38、在计算一条管道上的总水头损失时，只能将管道上的所有沿程损失与局部损失按算
数加法求和计算。
这就是所谓的水头损失的叠加原则。
39、声速是微弱扰动波在介质中的传播速度。
40、流动运动速度与介质中声速之比称为马赫数。
41、加速气流必然引起压强降低、气体膨胀；而减速气流，必然压强增大、气体
压缩。
42、亚声速气流沿流线加速运动时。
其过流断面面积一定是逐渐缩小的；沿
流线减速扩压运动时，其过流断面面积一定是逐渐扩大的。
43、超声速流动时，沿流线加速，则过流断面必须逐渐扩大；沿流线减速扩压时，
过流断面必须逐渐减小，与亚声速流动完全相反。
44、亚声速加速中，速度增加的相对变化量大于密度减小的相对变化量，速度增加是主
要的，因而面积必随速度增加而减小。
超声速加速时，速度增加的相对变化量小于密度
减小的相对变化量，密度减小是主要的，因而面积必随密度减小而增大。
这就是亚声速和超声速气流存在着本质性差别的物理原因。
45、雷诺斯代表惯性力和粘性力之比，当Re比较小而不超过临界值时，支配流动的
主要因素是粘性力。
粘性力的方向与流动方向可能相反可能相同，流体质点受到这种粘性力的作用，只可能沿运动方向降低或是加快速度而不会偏离其原来的运动方向，因而
流体呈现层流状态，质点不发生各向混杂。
当Re增大超过其临界值时，惯性力逐渐取代粘性力而成为支配流动的主要因素。
沿流动方向的粘性力对质点的束缚作用降低，质点向其他方向运动的自由度增大，因而容易偏离原来的运动方向，形成无规则的脉动
混杂甚至产生可见尺度的漩涡，这就是湍流产生原理
46、粘性底层厚度大于平均尺寸时，管壁的凹凸不平部分完全被粘性底层覆
盖，粗糙度对湍流核心几乎没有影响，这种情况称为水平光滑管。
当粘性底层厚度小于平均尺寸时，管壁的凹凸不平部分暴露在粘性底层之外，湍流核心运动流体冲击在凸起部分，不断产生新的漩涡，加剧湍流程度，增大能量损失。
粗糙度的大小对湍流特性产生直接影响，这种情况成为水力粗糙管。
