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。
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院2018年第二批申请-考核博士研究生招生复试办法
船建学院2018年 “申请-考核”攻读博士学位研究生
复试办法（第二批）
一、复试安排
复试专业 复试时间 复试地点 复试内容及要求
力学 笔试：5月4日
上午 8:30-11：30 陈瑞球楼108室 振动理论/弹性力学/高等流体力学（任选一门），满分100分
面试：5月4日
下午 13:30-16:30 木兰楼A802、A901室 考察知识背景、科研能力、外语水平、综合能力
土木工程 笔试： 5月2日
下午13:30—16：30 陈瑞球楼109室 考核科目为《土木工程专业综合》，满分100分，包括以下三部分：
1、 专业基础（必答30分）：材料力学
2、专业核心（选一组
大学物理流体力学基础知识点梳理
一、流体的基本概念
流体是指能够流动的物质，包括液体和气体。与固体相比，流体具有易变形、易流动的特点。
流体的主要物理性质包括密度、压强和黏性。
密度是指单位体积流体的质量，用ρ表示。对于均质流体，密度等于质量除以体积；对于非均质流体，密度是空间位置的函数。
压强是指流体单位面积上所受的压力，通常用 p 表示。在静止流体中，压强的大小只与深度和流体的密度有关，遵循着著名的帕斯卡定律。
黏性是流体内部抵抗相对运动的一种性质。黏性的存在使得流体在流动时会产生内摩擦力，阻碍流体的流动。
二、流体静力学
流体静力学主要研究静止流体的力学规律。
（一）静止流体中的压强分布
在静止的均质流体中，压强随深度呈线性增加，其关系式为 p ＝
p₀ ＋ ρgh，其中 p₀ 为液面处的压强，h 为深度，g 为重力加速度。
（二）浮力定律 当物体浸没在流体中时，会受到向上的浮力。浮力的大小等于物体排开流体的重量，即 F 浮 ＝ ρgV 排 ，这就是阿基米德原理。
三、流体动力学
（一）连续性方程
连续性方程是描述流体在流动过程中质量守恒的定律。对于不可压缩流体，在稳定流动时，通过管道各截面的质量流量相等，即 ρv₁A₁
＝ ρv₂A₂ ，其中 v 表示流速，A 表示横截面积。
（二）伯努利方程
伯努利方程反映了流体在流动过程中能量守恒的关系。其表达式为
p ＋ 1/2ρv² ＋ ρgh ＝ 常量 。即在同一流线上，压强、动能和势能之和保持不变。
伯努利方程有着广泛的应用。例如，在喷雾器中，通过减小管径增加流速，从而降低压强，使得液体被吸上来并雾化；在飞机机翼的设计中，利用上下表面流速的差异产生压强差，从而提供升力。
四、黏性流体的流动
（一）层流与湍流
当流体流速较小时，流体呈现出有规则的层状流动，称为层流；当流速超过一定值时，流体的流动变得紊乱无序，称为湍流。
（二）黏性流体的流动阻力 黏性流体在管道中流动时会受到阻力。阻力的大小与流体的黏度、流速、管道的长度和直径等因素有关。阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失。
部分考试科目参考书目
010船舶海洋与建筑工程学院
2201流体力学《水动力学基础》，刘岳元等，上海交大出版社 2202声学理论《声学基础理论》，何祚庸，国防工业出版社 2203高等工程力学（理力、材力、流力、数学物理方法）（四部分任选二部分做）《理论力学》，刘延柱等，高等教育出版社；《材料力学》，单祖辉，北京航空航天大学出版社；《流体力学》，吴望一，北京大学出版社；《数学物理方法》，梁昆淼，高等教育出版社 2204结构力学《结构力学教程》，龙驭球，高等教育出版社 3301船舶原理《船舶静力学》，盛振邦，上海交大出版社；《船舶推进》，王国强等，上海交大出版社；《船舶耐波性》，陶尧森，上海交大出版社；《船舶阻力》，邵世明，上海交大出版社 3302振动理论（I）《机械振动与噪声学》，赵玫等，科技出版社2004 3303海洋、河口、海岸动力学《河口海岸动力学》，赵公声等，人民交通出版社2000 3304高等流体力学《流体力学》，吴望一，北京大学出版社 3305弹性力学《弹性力学》上、下册（第二版），徐芝纶，高等教育出版社 3306振动理论（Ⅱ）《振动理论》，刘延柱等，高等教育出版社2002 3307钢筋混凝土结构《高等钢筋混凝土结构学》，赵国藩编，中国电力出版社 3308地基基础《土工原理与计算》（第二版），钱家欢、殷宗泽，水利电力出版社 3378船舶结构力学《船舶结构力学》，陈铁云、陈伯真，上海交大出版社 020机械与动力工程学院
2205计算方法《计算方法》，李信真，西北工业大学出版社 2206核反应堆工程《核反应堆工程设计》，邬国伟 3309工程热力学《工程热力学》（第三版），沈维道；《工程热力学学习辅导及习题解答》，童钧耕 3310传热学《传热学》（第三版），杨世铭 3311机械控制工程《现代控制理论》，刘豹；《现代控制理论》，于长官 3312机械振动《机械振动》，季文美 3313生产计划与控制《生产计划与控制》，潘尔顺，上海交通大学出版社 3314机械制造技术基础《机械制造技术基础》，翁世修等， 上海交通大学出版社1999；《现代制造技术导论》，蔡建国等，上海交通大学出版社2000 3315现代机械设计《高等机械原理》，高等教育出版社1990 030电子信息与电气工程学院 2207信号与系统《信号与系统》，胡光锐，上海交大出版社 2208电子科学与技术概论《电子科学与技术导论》，李哲英，2006 2209信息处理与控制系统设计《线性系统理论》，郑大钟，清华大学出版社2002；或《数字图像处理》(第二版)《Digital Image Processing》Second Edition (英文版)，R. C. Gonzalez, R. E. Woods，电子工业出版社2002（ 从“线性系统理论”或“图像处理”中选考其一） 2210计算机科学与技术方法论《数理逻辑与集合论》，石纯一，清华大学出版社2000；《图论与代数结构》，戴一奇，清华大学出版社1995；《组合数学》，Richard A. Brualdi著，卢开澄等译，机械工业出版社2001 2211数字信号处理（I）《数字信号处理（上）》，邹理和；《数字信号处理（下）》，吴兆熊，国防工业出版社 2212电力系统分析与电力电子技术《电力电子技术基础》，金如麟，机械工业出版社，或《电力系统分析（上册）》，诸骏伟，中国电力出版社1995；《电力系统分析（下册）》，夏道止，中国电力出版社1995 3316网络与通信《数字通信》（第四版），Proakis，电子出版社（必考，占30％）：另按照专业加考70％：无线通信方向、信息安全方向，《数字通信》（第四版），Proakis，电子出版社；或光通信方向，《光纤通信系统》（第3版）, Govind P.Agrawal，国外大学优秀教材-通信系列（影印版）；或数据通信网络方向，《Computer Networks》（Fourth Edition），Pearson Education Andrew S.Tanenbaum，Vrije Universiteit，Amsterdam，The Netherlands，翻译版：潘爱民译，书号7302089779，清华大学出版社2004 3317信号与信息处理信号处理方向：《Discrete-Time Signal Processing》(Second Edition)， Alan V. Oppenheim, Prentice-Hall，1998；《现代信号处理》（第二版），张贤达，清华大学出版社2002；或图像处理方向：《数字图像处理》，余松煜等，上海交通大学出版社2007 3318微波与光波技术光波方向：《光电子学导论》（第1版），A.雅里夫，1983；或微波方向：《电磁场理论与微波技术基础》（下册），周希朗，东南大学出版社；《工程电动力学》，王一平，西电出版社 3319电路与系统 集成电路设计方向选择：《大规模集成电路设计》，陈贵灿，高等教育出版社；或信号处理方向选择：《模拟电子技术基础》(第四版), 童诗白，高等教育出版社 3320最优控制《最优控制的理论与方法》（第二版），吴沧浦，国防工业出版社2000 3321模式识别《模式识别》（第二版），边肇祺等，清华大学出版社2000 3322微机控制与接口技术《微型计算机控制技术》（第三版），谢剑英，国防工业出版社2001 3354运筹学《运筹学》（修订版），运筹学编写组，清华大学出版社2003 3323计算机软件《程序语言语言编译原理(第3版)》，陈火旺等，国防工业出版社2000；《Distributed Systems: Principles and Paradigm》，Tanenbaum and Steen，Prentice Hall 2003(清华大学出版社影印出版） 3324数据库系统原理《数据库系统概念》（第四版，中译本），Silberschatz等著，杨冬青等译，机械工业出版社 3325机器学习《机器学习》，曾华军、张银奎译，机械工业出版社2003 3326计算机网络与系统结构《Computer Network》（第四版），A. S. Taneubaum, 清华大学出版社；《Computer Architecture: A Quantitative Approach》（3rd edition）， Patterson,D.and Hennessy,J.，San Mateo, California: Morgan Kaufman Publishers2002，机械工业出版社影印出版 3327现代控制理论《现代控制理论》，刘豹，机械工业出版社 3328现代传感器技术《传感器技术》，贾伯平，东南大学出版社 3329电力传动控制系统 《电力拖动自动控制系统》，陈伯时，机械工业出版社 3330电力网络规划与电压稳定《电力网络规划的方法与应用》，程浩忠、张焰，上海科学技术出版社；或《电力系统无功与电压稳定性》，程浩忠、吴浩，中国电力出版社 3331电气绝缘在线监测技术《电力设备在线监测与故障诊断》，肖登明，上海交通大学出版社2004 3332电机理论《交流电机数学模型及调速系统》，陈坚，国防工业出版社；《交流电机及其系统的分析》（第二版），高景德等，清华大学出版社2005 036信息安全学院
