大学流体力学期末复习重点整理
（一）
1.流体质点：含有足够多分子数并能保持其宏观力学特性的一个微小体积?V。?V在宏上足够观小，微观上足够大。
2.为什么引入流体质点的概念？
微观角度看，分子无规则的热运动导致分子的空间位置及运动速度都具有随机性。流体力学研究的是流体宏观的平衡和运动特性，即大量分子运动的统计平均物理特性。
3.连续介质假设（欧拉1753年提出）：流体可以看成是由质点组成的内部没有任何间隙的连续介质，在空间和时间上连续分布。
4.作用在流体上的力：质量力作用在各个流体质点质量中心上的力，其大小与流体质点的质量成正比。常见质量力为重力和惯性力。表面力作用在流体表面上的力，其大小与作用的表面积成比例。常见表面力为压应力和黏性力。
5.黏性的定义：相邻流体发生相对运动时内部产生切应力的性质。
6.流体内摩擦力F的大小与液体性质有关，并且与流速梯度和接触面积成正比，而与接触面上压力无关。
7.牛顿内摩擦定律：τ=F/A=±μdu/dy。du/dy>0,τ及F取正号；du/dy<0,τ及F取负号，du/dy=0,F=τ=0。符合该定律的为牛顿流体（石油，水，空气），否则为非牛顿流体。（塑性流体，假塑性流体，膨胀流体）
8.温度对黏度的影响：液体：分子内聚力是产生粘度的主要因素。温度↑→分子间距↑→分子吸引力↓→内摩擦力↓→黏度↓气体：分子热运动引起的动量交换是产生粘度的主要因素。温度↑→分子热运动↑→动量交换↑→内摩擦力↑→黏度↑
9.理想流体（μ=0）：无黏性的一种假想流体，在流体发生相对运动时不能抵抗剪切变形。实际流体（μ≠0）：具有黏性的流体，在流体发生相对运动时具有抵抗剪切变形的能力，即存在摩擦力。
10.动力黏度μ：单位速度梯度下的粘性力。μ=τ/（du/dy）。运动黏度ν：动力粘度与密度之比ν=μ/ρ。
（二）
2-1.流体静压强的两个特征：流体静压强的方向必定沿着作用面的内法线方向；平衡流体中任意一点的流体静压大小唯一且与作用面的方位无关。
2-2.静力学基本方程的物理意义：z+p/ρg=(mgz+mgp/ρg)/mg=(位置势能+压强势能)/
流体重量=单位重量流体的位置势能+单位重量流体的压强势能=常数
2-3.静力学基本方程的几何意义：静止流体中各点的测压管水头都相等，测压管水头线为一水平面。
2-4.帕斯卡定律（帕斯卡1653年提出）不可压缩静止流体中任一点受外力产生压力增值后，此压力增值瞬时均匀地传递到静止流体各点处。
2-5.压强表示方法绝对压强：以完全真空为基准计量的压强,;计示压强（相对压强）:以当地大气压为基准计量的压强;真空度:在数值上等于负的计示压强。
2-6.一个大气压（1.01x105Pa）等于10mH2O水柱。
（三）
3-1.欧拉法质点加速度：质点沿其运动轨迹上单位时间内流速的增量。
3-2.迹线：某一流体质点在流动穸间中的运动轨迹，即该质点在不同时刻所在位置的连线。流线：流场中某一瞬时的一条光滑曲线，曲线上各流体质点的速度矢量总是不该点曲线上的切向方向重合。
3-3.用过流断面上平均流速表示的动能、动量不实际速度所求的动能、动量引起的误差称动能、动量修正系数。
3-4.流线与迹线的关系：迹线的切向方向表示：同一流体质点在丌同时刻的速度方向。流线的切向方向表示：同一时刻丌同流体质点的速度方向。只有流动是恒定流时，流线才不迹线重合。
3-5.断面平均流速：流经过流断面的体积流量不过流断面面积之比。
3-6.无旋流动：流场中各处的流体微元体均丌绕自身轴线旋转的运动。特征：流体质点没有旋转，它不流体运动的轨迹形状无关。
3-7.流场中存在速度势函数则流动无旋，也可以说流动无旋的充要条件是流场中有速度势存在。
一点的速度矢量与过该点的等势面是垂直的，又因为速度矢量与流向平行，可推知流线与等势面是正交的。
（四）
4-1.伯努利方程的应用条件：理想流体；恒定流；质量力有势；不可压缩均质流体；沿流线积分。
4-2.伯努利方程的物理意义：沿同一微元流束的各过流断面上，单位重量流体所具有的机械能守恒。几何意义：对液体来说，微元流束各过流断面上总水头沿程保持不变。
（五）
5-1.力学相似：系指原型流动和模型流动相应点处的各种物理量彼此之间互相平行（指矢量物理量，如速度、力等），并且互相成一定的比例关系（指矢量或标量物理量的数值，标量如压强、时间等）。
5-2.相似准则：满足流动相似，则长度比例尺、速度比例尺，力的比例尺等应遵循一定的约束关系，把这种表达流动相似的约束关系称为相似准则。几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据；动力相似是决定二个液流运动相似的主导因素；运动相似是几何相似和动力相似的表现。因此，在几何相似的前提下，要保证流动相似，主要看动力相似。
5-3.量纲和谐性原理：一个物理现象或一个物理过程用一个完善正确的物理方程表示时，其方程各项的量纲都必须是一致的，这被之为量纲和谐性原理。
5-4：无量纲数：若量纲表达式[A]=[LαTβMγ]中的指数全部为零，则该物理量称为无量纲数或无量纲量。无量纲数可以是两个相同量纲的物理量比，如：Ma=c/v相对粗糙度=?/dRe=vd/υ
5-5.基本量纲：长度L时间T质量M温度Θ导出量纲：速度LT-1加速度LT-2密度ML-3力MLT-2压强ML-1T-2
（六）
6-1.黏性流体的两种流动状态）层流湍流（紊流）.
6-2.流态的判别当管径D及流体运动粘度ν一定，层流与湍流之间的过渡存在一个临界速度。v
6-3.当管径d及流体运动粘度ν发生改变时，临界速度vc也随之变化。但由三者构成的无量纲数vcd/ν却保持一定，这一无量纲数称为临界雷诺数Rec，作为流态判别的准则数。
6-4.粘性力使流动稳定；惯性力使流动不稳定,故Re越大，流动将趋于湍流。实验结果指出，不论流体的性质和管径如何变化，下临界雷诺数Rec2320,上临界雷诺数≈800-40000.
在工程上一般取圆管的下临界雷诺数Rec=2320为判别层流和紊流的准则。
6-5.水力光滑管:管壁的粗糙凸出部分完全被粘性底层所淹没，粗糙度对湍流核心几乎没有什么影响，流动类似在光滑壁面上的流动。水力粗糙管:湍流核心部分和管壁粗糙直接接触，流体流过凸起部分时会产生旋涡，从而加剧紊乱，造成新的能量损失，这时粗糙管对湍流流动产生较大影响。
6-6.造成管道系统两截面间的能量损失的原因为:体与管壁之间的相互摩擦所造成的沿程水头损失hf;经管道各复杂而不规则的部件形成旋涡和流体与管件壁面的碰撞等现象所造成的局部水头损失hl.
6-7.局部出现的旋涡区、二次流以及速度分布调整是局部损失的主要原因。
6-8.管路的水力计算:长管：沿程水头损失为主,出口速度水头和局部水头损失可以忽略的管路。短管：出口速度水头和局部水头损失不能忽略的管路。
6-9.串联管路通过串联管道各管段的流量是相同的；串联管道的损失应等于各管段损失的总和。并联管路:1.总流量是各分管段流量之和。2.并联管道的损失等于各分管道的损失。
6-10.孔口出流时，水流由各方向孔口汇集，由于水流的惯性作用，流体不能转折，收缩形成最小断面C-C，称为收缩断面，而后，在重力的影响下下落。
6-11.管嘴出流：在薄壁孔口上连接一段长L=(3-4)d的短管，称为管嘴。当液体进入管嘴后，与孔口时相似，同样形成收缩，在收缩处，液体与管壁分离，形成旋涡区，然而又逐渐扩大，管嘴出口断面上，液面完全充满整个断面。
（七）
7-1.边界层分离：实际流体流过弯曲壁面时，经常从某一点开始边界层脱离壁面，并产生旋涡的现象。边界层分离的必要条件：流体具有粘性；流动过程中存在逆压梯度。边界层分离的后果：产生大量旋涡；造成较大的能量损失。
7-2.卡门涡街：当黏性流体绕过圆柱体时，会发生边界层分离，在圆柱体后面产生一对不稳定的旋转方向相反的对称旋涡。Re超过40后，对称旋涡不断增长；这对不稳定的对称旋涡，最后形成几乎稳定的非对称性的、多少有些规则的、旋转方向相反、上下交替脱落的旋涡，这种旋涡具有一定的脱落频率，称为卡门涡街。
7-3.绕流阻力：摩擦阻力流体作用在物体表面上的切应力引起。压差阻力流体绕流时边界层分离引起。
7-4.如何减小压差阻力：1.外形设计，将物体设计成流线型，减小分离区。2.边界层控制，形成湍流边界层（湍流边界层中速度分布饱满，平均动能大，故比层流边界层不易发生
分离），使分离点后移，进而减小分离区。
7-5.Re在2X105-5X105时，阻力系数突然降低到0.3左右。这种阻力突然降低的现象称为阻力危机。其原因是边界层由层流变成湍流，分离点向下游移动，使分离区大大减小，压差阻力大幅下降。