流体力学知识点大全 吐血整理

流体力学知识点大全-吐血整理1． 从力学角度看，流体区别于固体的特点是：易变形性，可压缩性，粘滞性和表面张力。

2． 牛顿流体: 在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的流体。

即τ=μ*du/dy 。

当n<1时，属假塑性体。

当n=1时，流动属于牛顿型。

当n>1时，属胀塑性体。

3． 流场: 流体运动所占据的空间。

流动分类 时间变化特性： 稳态与非稳态空间变化特性： 一维，二维和三维流体内部流动结构： 层流和湍流流体的性质： 黏性流体流动和理想流体流动；可压缩和不可压缩流体运动特征： 有旋和无旋；引发流动的力学因素： 压差流动，重力流动，剪切流动4. 描述流动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动，欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动5. 迹线：流体质点的运动轨迹曲线流线：任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上各流体质点的速度方向与该曲线的速度方向一致性质 a.除速度为零或无穷大的点以外，经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过，所有流线形成流线谱c ．流线的形状和位置随时间而变化，稳态流动时不变迹线和流线的区别：流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线；迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹线。

稳态流动下，流线与迹线是重合的。

6. 流管：流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线，通过此曲线的所有流线构成的管状曲面。

性质：①流管表面流体不能穿过。

②流管形状和位置是否变化与流动状态有关。

7．涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。

流体速度的旋度▽xV 为流场的涡量。

有旋流动：流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。

无旋运动：流场中速度旋度或涡量处处为零。

涡线是这样一条曲线，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方向一致。

8. 静止流体：对选定的坐标系无相对运动的流体。

不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f=09. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2ω)+c10. 系统：就是确定不变的物质集合。

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）流体的主要物理性质：密度：是指单位体积流体的质量。

单位：kg/m3 。

重度：指单位体积流体的重量。

单位： N/m3 。

流体的密度、重度均随压力和温度而变化。

流体的流动性：流体具有易流动性，不能维持自身的形状，即流体的形状就是容器的形状。

静止流体几乎不能抵抗任何微小的拉力和剪切力，仅能抵抗压力。

流体的粘滞性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切变形的能力。

流体的流动性是受粘滞性制约的，流体的粘滞性越强，易流动性就越差。

任何一种流体都具有粘滞性。

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。

1． 从力学角度看，流体区别于固体的特点是：易变形性，可压缩性,粘滞性和表面张力。

2． 牛顿流体: 在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的流体。

即τ=μ＊du/dy 。

当n<1时，属假塑性体。

当n=1时，流动属于牛顿型。

当n>1时，属胀塑性体.3． 流场： 流体运动所占据的空间。

流动分类 时间变化特性： 稳态与非稳态空间变化特性： 一维，二维和三维流体内部流动结构： 层流和湍流流体的性质： 黏性流体流动和理想流体流动；可压缩和不可压缩流体运动特征： 有旋和无旋；引发流动的力学因素： 压差流动，重力流动,剪切流动4. 描述流动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动，欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动5。

迹线：流体质点的运动轨迹曲线流线：任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上各流体质点的速度方向与该曲线的速度方向一致性质 a 。

除速度为零或无穷大的点以外，经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过，所有流线形成流线谱c ．流线的形状和位置随时间而变化，稳态流动时不变迹线和流线的区别：流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线；迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹线。

稳态流动下，流线与迹线是重合的。

6。

流管：流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线，通过此曲线的所有流线构成的管状曲面. 性质：①流管表面流体不能穿过.②流管形状和位置是否变化与流动状态有关。

7．涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量.流体速度的旋度▽xV 为流场的涡量。

有旋流动：流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。

无旋运动：流场中速度旋度或涡量处处为零.涡线是这样一条曲线,曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方向一致。

8. 静止流体：对选定的坐标系无相对运动的流体.不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f =09。

匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2ω）+c10. 系统:就是确定不变的物质集合。

《流体力学总结大全》2、连续介质假设。

把流体当做是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体。

3、相对密度：物体质量与同体积4摄氏度蒸馏水质量比4、体胀系数。

压强不变时每增加单位温度时，流体体积的相对变化率（α），温度越高越大。

5、压缩率。

当流体温度不变时每增加单位压强时，流体体积的相对变化率，压强越大压缩率越小压缩越难（kt）。

6、体积模量。

温度不变，每单位体积变化所需压强变化量，（k），越大越难压缩。

7、不可压缩流体。

体胀系数与压缩率均零的流体。

8、粘性：流体运动时内部产生切应力的性质，是流体的内摩擦特性，或者是流体阻抗剪切变形速度的特性，动力黏度μ：单位速度梯度下的切应力，运动黏度：流体的动力黏度与密度的比值。

9、速度梯度。

速度沿垂直于速度方向y的变化率。

10、牛顿内摩擦定律。

切应力与速度梯度成正比。

符合牛顿内摩擦定律的流体；不符合牛顿内摩擦定律的流体。

11、三大模型：连续介质模型、不可压缩模型、理想流体模型。

连续介质假设是流体力学中第一个带根本性的假设。

连续介质模型：认为液体中充满一定体积时不留任何空隙，其中没有真空，也没有分子间隙，认为液体是连续介质，由此抽象出来的便是连续介质模型。

不可压缩流体模型：在忽略液体或气体压缩性和热胀性时，认为其体积保持不变以简化分析，流体密度随压强变化很小，可视为常数的流体。

理想流体模型。

连续介质模型和不可压缩模型的总和。

12、质量力与表面力之间的区别：①作用点不同质量力是作用在流体的每一个质点上表面力是作用在流体表面上；②质量力与流体的质量成正比（如为均质体与体积成正比）表面力与所取的流体的表面积成正比③质量力是非接触产生的力，是力场的作用表面力是接触产生的力13、简述气体和液体粘度随压强和温度的变化趋势及不同的原因。

答：气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小；液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度却随温度升高而增大，其原因是：分子间的引力是液体粘性的主要因素，而分子热运动引起的动量交换是气体粘性的主要因素。

第一章流体力学基本知识解析第一节流体及其空气的物理性质流动性是流体的基本物理属性。

流动性是指流体在剪切力作用下发生连续变形、平衡破坏、产生流动，或者说流体在静止时不能承受任何剪切力。

易流动性还表现在流体不能承受拉力。

(一) 流体的流动性通风除尘与气力输送涉及的流体主要是空气。

流体是液体和气体的统称，由液体分子和气体分子组成，分子之间有一定距离。

但在流体力学中，一般不考虑流体的微观结构而把它看成是连续的。

这是因为流体力学主要研究流体的宏观运动规律它把流体分成许多许多的分子集团，称每个分子集团为质点，而质点在流体的内部一个紧靠一个，它们之间没有间隙，成为连续体。

实际上质点包含着大量分子，例如在体积为10-15cm3的水滴中包含着3×107个水分子，在体积为1mm3的空气中有2.7×1016个各种气体的分子。

质点的宏观运动被看作是全部分子运动的平均效果，忽略单个分子的个别性，按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。

然而，也不是在所有情况下都可以把流体看成是连续的。

高空中空气分子间的平均距离达几十厘米，这时空气就不能再看成是连续体了。

而我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体均可视为连续体。

所谓连续性的假设，首先意味着流体在宏观上质点精品文档精品文档是连续的，其次还意味着质点的运动过程也是连续的。

有了这个假设就可以用连续函数来进行流体及运动的研究，并使问题大为简化。

（二）惯性（密度）流体的第一个特性是具有质量。

流体单位体积所具有流体彻底质量称为密度，用符号ρ表示。

在均质流体内引用平均密度的概念，用符号ρ表示：Vm =ρ 式中： m ——流体的质量[Kg]；V ——流体的体积[m 3]；ρ——流体密度Kg/m 3。

但对于非均质流体，则必需用点密度来描述。

所谓点密度是指当ΔV →0值的极限（dV dm V m V 0 lim ），即： dV dm V m lim V =∆∆=→∆0ρ精品文档 公式中，ΔV →0理解为体积缩小为一点，此点的体积可以忽略不计，同时，又必须明确，这点和分子尺寸相比必然是相当大的，它必定包括多个分子，而不至丧失流体的连续性。

流体力学-笔记参考书籍：《全美经典-流体动力学》《流体力学》张兆顺、崔桂香《流体力学》吴望一《一维不定常流》《流体力学》课件清华大学王亮主讲目录：第一章绪论第二章流体静力学第三章流体运动的数学模型第四章量纲分析和相似性第五章粘性流体和边界层流动第六章不可压缩势流第七章一维可压缩流动第八章二维可压缩流动气体动力学第九章不可压缩湍流流动第十章高超声速边界层流动第十一章磁流体动力学第十二章非牛顿流体第十三章波动和稳定性第一章绪论1、牛顿流体：剪应力和速度梯度之间的关系式称为牛顿关系式，遵守牛顿关系式的流体是牛顿流体。

2、理想流体：无粘流体，流体切应力为零，并且没有湍流？。

此时，流体内部没有内摩擦，也就没有内耗散和损失。

层流：纯粘性流体，流体分层，流速比较小；湍流：随着流速增加，流线摆动，称过渡流，流速再增加，出现漩涡，混合。

因为流速增加导致层流出现不稳定性。

定常流：在空间的任何点，流动中的速度分量和热力学参量都不随时间改变，3、欧拉描述：空间点的坐标；拉格朗日：质点的坐标；4、流体的粘性引起剪切力，进而导致耗散。

5、无黏流体—无摩擦—流动不分离—无尾迹。

6、流体的特性：连续性、易流动性、压缩性 不可压缩流体：0D Dtρ= const ρ=是针对流体中的同一质点在不同时刻保持不变，即不可压缩流体的密度在任何时刻都保持不变。

是一个过程方程。

7、流体的几种线流线：是速度场的向量线，是指在欧拉速度场的描述； 同一时刻、不同质点连接起来的速度场向量线； (),0dr U x t dr U ⇒⨯=迹线：流体质点的运动轨迹，是流体质点运动的几何描述； 同一质点在不同时刻的位移曲线； 涡线：涡量场的向量线，(),,0U dr x t dr ωωω=∇⨯⇒⨯=涡线的切线和当地的涡量或准刚体角速度重合，所以，涡线是流体微团准刚体转动方向的连线，形象的说：涡线像一根柔性轴把微团穿在一起。

第二章 流体静力学1、压强：0limA F dFp A dA ∆→∆==∆静止流场中一点的应力状态只有压力。

一、第一章 流体惯性：(1)、流体的比容：指单位质量流体的体积。

kg m v /13ρ=(2)、流体的重度：指单位体积的流体所具有的重量(所受的重力)。

3/m N gργ= 水的密度：1000kg/m3 重度：9800N/m3流体粘性：(1)、流体的粘性：粘性是流体阻止其发生剪切变形的一种特性，是由流体分子的结构及分子间的相互作用力所引起的。

流体的粘性是流体的固有属性。

(2)、牛顿内摩擦定律： A ）流体的内摩擦切应力：当相邻两层流体发生相对运动时，各层流体之间将因其粘性而产生摩擦力(剪切力)，摩擦应力的大小为：切应力是粘性的客观表现。

速度梯度和流体的变形密切相关，速度梯度愈大，变形愈快，粘性力愈大。

B ）牛顿通过实验证明：内摩擦力的大小与两层之间的速度差及流层接触面积的大小成正比，而与流层之间的距离成反比，即：dyduAF μ±= (3)、粘度：流体粘性的大小用粘度来表示，粘度是流体粘性的度量，它是流体温度和压力的函数。

A)动力粘度μ：是指速度梯度为1/=dy du 时的流层单位面积上的内摩擦力τ。

动力粘度μ表征了流体抵抗变形的能力，即流体粘性的大小。

与流体的种类、温度和压强有关的比例系数，在一定温度和压强下，是常数。

单位：s Pa ⋅；B)运动粘度：ρμυ=。

单位：s m /2(4)温度对粘性的影响：温度对液体和气体粘性的影响截然不同。

温度升高时，液体的粘性降低。

温度升高时，气体的粘性增加。

毛细高度：在20度时的上升高度水：h=30/d(mm) 酒精：h=10/d(mm) 二、第二章3、压强微分公式)(dz f dy f dx f dp z y x ++=ρ4、等压面0)(=++=dz f dy f dx f dp z y x ρyu A F d d μτ==5、流体静力学基本方程C g pz =+ρ gp z g p z ρρ2211+=+1）几何意义：Z 为位置水头，gpρ为压强水头，g p z ρ+为静压水头。

流体力学重点概念总结第一章：流体及其主要物理性质主要内容：1.流体的连续介质模型：（a）为研究了分析流体提供了宏观上的方法（b）假定组成流体的最小物理实体是流体质点而不是流体分子（c）介绍了流体质点的概念及性质（d）可通过分析看成流体质点的流体微团的物理量研究流体运动与平衡2.流体的主要物理性质：（a）密度：表征流体在空间某点质量的密集程度1.密度ρ以及密度的倒数比容ν（b）压缩性：流体的基本属性，任何流体都是可压缩的1.用体积弹性模量Ev衡量流体压缩性大小2.可根据Ev大小，在处理问题时将流体分为可压缩和不可压缩流体（c）粘性：流体抵抗剪切变形或相对运动的属性1.流体运动时才会表现粘性2.粘性表现为流体内部的一种摩擦力，阻碍流体内部相对滑动3.作用在流体上的力：（a）作用在流体分离体表面上的力：表面力（b）作用在流体质点上的非接触力：质量力4.理想流体中压强与方向无关，液体的表面张力和接触角重点内容：1.流体连续介质模型的基本原理和使用2.流体密度、压缩性、粘性等物理性质的概念、特性、影响因素3.利用粘性系数简单分析流体的运动4.正确分析流体受力，掌握流体表面力和质量力的计算公式和作用方法第二章：流体静力学主要内容：1.流体静力学基本概念：研究流体平衡时的力学规律（a）流体平衡分为平衡和相对平衡（b）适用于理想流体和实际流体2.流体静压强：（a）方向沿作用面的内法线方向（b）任一点静压强大小与其作用面在空间的方位无关（c）帕斯卡原理3.欧拉平衡方程式：（a）质量力与表面力相平衡的表达式（b）确定压强在静止流体中随位置的变化规律（c）适用于可压缩和不可压缩流体以及有粘、无粘流体4.重力场内的压强分布5.压强的度量单位和表达方式：（a）压强的两种计量：绝对压强和计示压强（b）测压管、差压计等测量方式6.流体的相对平衡：（a）流体静压强在各个方向上的分布规律（b）等压面方程7.静止流体的作用力：（a）作用于平面壁（假想体积的液体重力）（b）作用于曲面壁（提出压力体概念）重点内容：1.流体静压强的计算和基本特征2.理解流体平衡微分方程式的物理含义并能够使用求压强分布3.利用流体静压强的分布规律和等压面计算点压强4.平面壁及曲面壁所受流体总压力的分析计算第三章：流体运动学基础主要内容：1.流体运动学不考虑运动的原因，研究描述流体运动的方法2.描述流体运动方法：（a）随体法（拉格朗日法）：t时刻质点的x，y，z坐标确定质点运动轨迹（b）当地法（欧拉法）：流体某一空间点的速度、压强、等变化规律（c）物理量的质点导数：1.当地导数，反映流场的非定常性2.位变导数，反应流场的非均匀性3.流场的几何描述：（a）流场的概念，定常场、非定常场、均匀场、非均匀场的概念及数学描述（b）流线、迹线、染色线的定义、特点和区别；流管的概念（c）流线方程、迹线方程，三线重合的条件4.流动的分类：（a）三种分类方式（b）一、二、三维流动的概念和速度场描述（c）常用的流动分析方法5.流体微团的运动分析：平移运动、线变形运动、角变形运动、旋转运动重点内容：1.掌握描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法，熟练应用物理量的矢量表达式2.描述流体流动的基本概念，如定常与非定常流动、流线与迹线的区别、层流和紊流的雷诺数区分等3.基本的流体分析方法4.流体微团的变形及运动分析第四章：流体动力学基础主要内容：1.系统和控制体，雷诺输运定理：（a）系统概念（b）控制体概念（c）雷诺输运定理：1.雷诺输运公式：当地导数、迁移导数2.适用条件、物理意义2.对控制体的流体力学积分方程：（a）积分形式的连续性方程的使用条件、物理意义（b）动量方程：各分量含义、正负判断（c）伯努利方程：1.条件：流场中一流管元：定常、无摩擦、均质、不可压2.定常流动条件下：质量守恒3.压力能+动能+势能守恒（d）动量矩方程和能量方程（e）粘性流体中一点应力状态与理想流体的区别3.微分形式的连续性方程：（a）质量增长率+流出的总质量流量=0（b）定常密度场和不可压缩流体条件4. N-S动量方程：（a）使用条件：牛顿流体（b）粘性流体的应力，一点应力的9个分量（c）N-S方程的推导、本构方程的定义（d）定解条件问题重点内容：1.系统与控制体概念，控制体的选取，受力分析，雷诺输运定理的使用2.熟练掌握并运用控制体的流体力学积分方程：综合应用积分形式的动量方程连续方程、伯努利方程解决实际问题3.判断流动的存在，微分形式连续方程的应用第五章：相似原理与量纲分析主要内容：1.相似原理和量纲分析的提出：（a）解决流体力学问题中实验研究方法的重要性（b）实验研究方法分类和模型实验方法2.相似概念和相似定理：（a）什么是力学相似（b）三种相似原理及关系及推论（d）力的比例系数：相似准则数（e）三大相似定理的基本概念3.相似准则：（a）相似准则数有哪些？如何找出起决定作用的相似准则数？（b）自动模化和稳定性是什么？作用情况是什么？4.模型实验方法:（a）模型实验法的设计和流动介质选取，如何测定物理量并推广到原型上？（b）突出主要因素，摒弃次要因素，研究问题，三种近似模型实验方法5.量纲分析：（a）量纲和谐基本原理（b）瑞利法、π法的使用和适用情况，求解步骤（c）基本量纲数、独立变量数、无量纲数之间的关系重点内容：1.相似原理、相似定理的理解2.掌握相似准则，能够采取近似相似的方法，找到主要研究问题，进行合适的设计模型实验并进行相关计算，求出原型的参数3.掌握量纲和谐基本原理和量纲分析方法，合理地选取瑞利法或π法进行计算第六章：理想不可压缩流体的定常流动主要内容：1.理想不可压缩流体的一元流动：（a）沿流线的伯努利方程的公式、适用条件、几何和能量意义（b）伯努利方程的应用：小孔出流的托里拆里公式和缩颈效应，毕托管、文特里流量计的测量原理2.理想不可压缩流体的平面势流：（a）伯努利方程在平面势流流动下的应用（b）流函数、速度势函数的意义和存在条件，与速度的关系，拉普拉斯方程的条件。