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。
流体力学 - 16、流体的特性：连续性、易流动性、压缩性
D
不可压缩流体： 0
Dt
const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；
dr U x,t dr U 0
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， U , dr x,t dr 0
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。
34 第二章 流体静力学
作用在流体上的力有面积力与质量力。静止流体中，面积力只有压应力——压强。流体静力学主要研究流体在静止状态下的力学规律：它以压强为中心，主要阐述流体静压强的特性，静压强的分布规律，欧拉平衡微分方程，等压面概念，作用在平面上或曲面上静水总压力的计算方法，以及应用流体静力学原理来解决潜体与浮体的稳定性问题等。
第一节 作用于流体上的力
一、分类
1.按物理性质的不同分类：重力、摩擦力、惯性力、弹性力、表面张力等。
2.按作用方式分：质量力和面积力。
二、质量力
1.质量力(mass force):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。对于均质流体（各点密度相同的流体），质量力与流体体积成正比，其质量力又称为体积力。单位牛顿（N）。
2.单位质量力：单位质量流体所受到的质量力。
(2-1)
单位质量力的单位：m/s2 ，与加速度单位一致。
最常见的质量力有：重力、惯性力。
问题1：比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力f水和f水银的大小？
A. f水f水银；D、不一定。
问题2：试问自由落体和加速度a向x方向运动状态下的液体所受的单位质量力大小（fX. fY. fZ）分别为多少？
自由落体：X＝Y=0,Z=0。加速运动：X=-a,Y=0,Z=-g。
三、面积力
1.面积力（surface force）：又称表面力，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。它的大小与作用面面积成正比。
表面力按作用方向可分为：
压力： 垂直于作用面。
切力： 平行于作用面。
2.应力：单位面积上的表面力，单位：或 图2-1
第六章 流体力学基础
基本概念
一、流体的粘滞性
流体流动时，由于流体与固体壁面的附着力及流体本身的分子运动和内聚力，使各流体层的速度不相等。在两个相邻流体层之间的接触面上，将产生一对阻碍两层流体相对运动的等值反向的摩擦力，叫做内摩擦力。
流体的粘滞性：流体流动时产生内摩擦力的性质。
二、理想流体与实际流体
粘性流体：具有粘性的流体（实际流体）。
理想流体：忽略了粘滞性的流体。
三、流体流动的基本概念
1．稳定流动与非稳定流动
(1) 稳定流动
运动流体内任意点的速度u和压力p仅仅是空间坐标zyx,,的函数，而不随时间变化而变化。
zyxuu,,
zyxpp,,
(2)非稳定流动
运动流体内任意点的速度u和压力p不仅是空间坐标zyx,,的函数，也随时间而不同。
tzyxuu,,,
tzyxpp,,,
2．迹线与流线
(1)迹线 流体质点的运动轨迹。
(2)流线
流场：流体流动的空间。
流线：是流场中某一瞬间绘出的一条曲线，在这条曲线上所有各流体质点的流速矢量与该曲线相切。
流线的性质：
①稳定流动时，流线形状不随时间而变化；
②稳定流动时，同一点的流线始终保持不变，且流线上质点的迹线与流线重合，即流线上的质点沿流线运动；
③流线既不会相交，又不能转折，只能是光滑的曲线。
假定某一瞬间有两条流线相交于M点或转折。M处就该有两个速度矢量，这是不符合流线的定义。
3．流管、微小流速及总流
(1)流管
在流场中取出一段微小的封闭曲线，过这条曲线上各点引出流线，这些流线族所围成的封闭管状曲面。
(2)微小流束及总流
流束：在流管中运动的流体。
微小流束：断面无穷小的流束称为微小流束。微小流束断面上各点的运动要素相等。
(完整版)流体力学
1 第1章 绪论
一、概念
1、 什么是流体？
在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体（易流动性是命名的由来）
流体质点的物理含义和尺寸限制？
宏观尺寸非常小，微观尺寸非常大的任意一个物理实体
宏观体积极限为零，微观体积大于流体分子尺寸的数量级
什么是连续介质模型？连续介质模型的适用条件；
假设组成流体的最小物质是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断组成，质点之间不存在间隙。
分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸
2、 可压缩性的定义；
作用在一定量的流体上的压强增加时，体积减小
体积弹性模量的定义、与流体可压缩性之间的关系及公式；
Ev=-dp/（dV/V） 压强的改变量和体积的相对改变量之比
Ev=1/Κt 体积弹性模量越大，流体可压缩性越小
气体等温过程、等熵过程的体积弹性模量；
等温Ev=p
等嫡Ev=kp k=Cp/Cv
不可压缩流体的定义及体积弹性模量；
作用在一定量的流体上的压强增加时，体积不变
Ev=dp/(dρ/ρ） （低速流动气体不可压缩) (完整版)流体力学
2 3、 流体粘性的定义;
流体抵抗剪切变形的一种属性
动力粘性系数、运动粘性系数的定义、公式；
动力粘度：μ，单位速度梯度下的切应力 μ=τ/（dv/dy)
运动粘度：ν，动力粘度与密度之比，v=μ/ρ
理想流体的定义及数学表达;
v=μ=0的流体
牛顿内摩擦定律(两个表达式及其物理意义）；
τ=+-μdv/dy（τ大于零）、τ=μv/δ
切应力和速度梯度成正比
粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；
液体：液体分子间的距离和分子间的吸引力，温度升高粘性下降
气体：气体分子热运动所产生的动量交换，温度升高粘性增大
牛顿流体的定义；
符合牛顿内摩擦定律的流体
4、 作用在流体上的两种力。
质量力：与流体微团质量大小有关的并且集中在微团质量中心上的力
表面力：大小与表面面积有关而且分布在流体表面上的力
