第一章 绪论
１ 本章考情分析
本章主要介绍了流体力学中的最基本概念和流体的主要力学性质，考试中主要在名词解释、简答
以及小计算题涉及，相对来说属于基础题，但切不可掉以轻心，本章是理解全书的基础。在试卷后五
道计算大题中，本章的内容虽不会直接予以考察，但对于理解题目、分析和计算中占有举足轻重的地
位，所以这一章显得尤为关键。
２．本章框架结构
本章首先介绍了流体的概念，然后介绍了流体的主要力学性质，继而按照流体上力的作用方式分
析了作用在流体上的力。最后阐述了力学模型及三大假设。
３．［考点精讲］
考点一 流体的概念
（１）流体
流体指可以流动的物质，包括气体和液体。
特点（与固体比较）：流体分子间引力较小，分子运动剧烈，分子排列松散，流体不能保持一定的形
状，具有较大的流动性。
（２）气体和液体差别：
一是气体具有很大的压缩性，液体压缩性非常小；
二是气体将充满整个容器，而液体则有可能存在自由液面。
（３）流体的分类：
一、按流体作用力的角度分类：
流体静力学、流体运动学、流体动力学
二、按力学模型分类：
理想流体动力学、
粘性流体动力学、
非牛顿流体力学、
可压缩流体动力学、不可压缩流体动力学
（４）牛顿流体与非牛顿流体
符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，牛顿流体受力后极易变形，是切应力与变形率成正比
的低粘性流体。凡不同于牛顿流体的流体都称为非牛顿流体。1——蔡增基《流体力学》
考点精讲及复习思路常见的牛顿流体：空气，水，酒精，特定温度下的石油等；
常见的非牛顿流体：聚合物溶液，原油，血液等。
（５）实际流体和理想流体
实际流体：粘度不为０的流体称为实际流体或粘性流体。
理想流体：粘性为０的流体称为理想流体或无粘流体。
（６）不可压缩流体：
不可压缩流体是指每个质点在运动全过程中密度不变的流体，对于均值的不可压缩流体，密度是
是处处都不变化，即ρ＝常数。
液体分子距很难缩小，而可以认为液体具有一定的体积，因此通常称为不可压缩流体
考点二 连续介质假设
（１）连续介质假设定义
第一章 流体力学
一.填空题
1. 某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为_________Pa。该设备的绝对压强=640-500=140mmHg＝140×＝×104Pa。
2. 流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中心最大速度为平均速度的____________倍。此时摩擦系数λ与__________无关，只随__________加大而_______________。
抛物线，2，ε/d，Re，减小。
3.牛顿粘性定律表达式为_____τ＝μy_______，它只适用于___牛顿____型流体。
4.内摩擦力是流体________________的表现，所以又称为___________力或者__________________力。 粘性， 粘滞，粘性摩擦
5.流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与________及________有关。在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于___________线。
Re，ε/d，水平
6.粘度的物理意义是___促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。___。
7.在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的________倍。据21uu(12dd)2＝（112dd）2＝(2)2=4
8. 流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为__________________和_____________两种。局部阻力的计算方法有___________法和_________法。
直管阻力，局部阻力，阻力系数，当量长度。
9.在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__位___能与___静压___能之和为常数。
10. 法定单位制中，粘度的单位为_________________,在cgs制中粘度的单位为_______________________，他们之间的关系是________________。
吴望一《流体力学》第一章部份习题参考答案（p48-p50）
1(2) 11,
idrrgradgradrgradrrdrx
直角坐标系下12()jjrxx故
1122311()()()2221ijjjjjjiiixrgradrxxxxxxxxxrrrrgradrr
若使用球坐标系rrrrgradreerr
（3）()()jjjjjijjiixgradcrcxccccxx
(5)
2()()()()22()2()ijkjkimnmnjmknjnkmjmknkjkkjjkkjkkjjjjklllljjlkkjljgradcrcxcxccxxxxxxccxxccxxccccxxxxccccxcccrccccr
2.设x和y代表两个函数
111111()()()mnnmmnnmmnmngradxyymxgradxnxygradymgradxyxxymxygradxxy
()0.mmygradxgradyxnnmyxconstngrad=
3．00xxyy等线的法向n与等线的法向n满足0nn。即两者正交。考虑到等线与等线分别与各点的n和n正交，可知等线和等线正交。
4. coscosMKMNgradgradss（设MN与MK夹角，s为MK方向的单位向量）
5. 设椭圆焦距c，则
1212121221222221221111221112(), ()11()1cos1cosrxciyjrxciyjrrnrrrrrnrrrrrrrrrnrrrrrrrr
流体力学基础 第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、流体力学基础 第一节 空气在管道中流动的基本规律
第一章 流体力学基础
第一节空气在管道中流动的基本规律
工程流体力学以流体为对象，主要研究流体机械运动的规律，并把这些规律应用到有关实际工程中去。涉及流体的工程技术很多，如水力电力，船舶航运，流体输送，粮食通风除尘与气力输送等，这些部门不仅流体种类各异，而且外界条件也有差异。
通风除尘与气力输送属于流体输送，它是以空气作为工作介质，通过空气的流动将粉尘或粒状物料输送到指定地点。由于通风除尘与气力输送是借助空气的运动来实现的，因此，掌握必要的工程流体力学基本知识，是我们研究通风除尘与气力输送原理和设计、计算通风除尘与气力输送系统的基础。
本章中心内容是叙述工程流体力学基本知识，主要是空气的物理性质及运动规律。
一、流体及其空气的物理性质
(一) 流体
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10-15厘米的水滴中包含着3×107个水分子，在体积为1毫米3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。
