流体力学重要概念
流体力学重点概念总结
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。
流体力学概念梳理
1.表面里：通过直接接触，作用在所取流体表面上的力。
2.质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力（因为与质量成比例故称为质量力）。
3.惯性：物体保持原有运动状态的性质，改变物体的运动状态，都必须克服惯性的作用。
4.粘性：流体固有的物理性质，是流体在运动过程中出现阻力，产生机械能损失的根源。
5.压缩性：流体受压，分子间距减小，体积缩小的性质。
6.膨胀性：是流体受热，分子间距增大，体积膨胀的性质。
1.等压面：流体中压强相等的空间点构成的面（平面或曲面）。
2.绝对压强：以没有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强。
P abs3.相对压强：是以当地大气压为基准算起的压强。
P4.真空度：指绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值。
5.测压管水头：是单位重量液体具有的总势能。
（g p z ρ+） 6.压力体：gV hdA g dP P Ax Z x Xρρ===⎰⎰中，积分V hdA Ax Z =⎰表示的几何体积。
1.恒定流：以时间为标准，若各空间点上的运动参数（速度、压强、密度等）都不随时间变 化，这样的流动是恒定流，反之为非恒定流。
2.三元流动：以空间为标准，若各空间点上的运动参数（主要是速度）是三个空间坐标和时间变量的函数u=u （x ，y ，z ，t ）该流动是三元流动。
3.流线：是表示某时刻流动方向的曲线，曲线上各质点的速度矢量都与该曲线相切。
4.迹线：流体质点在一段时间内的运动轨迹。
5.流管：某时刻在流场内任意作一封闭曲线，过曲线上各点做流线，所构成的管状曲线。
6.流束：充满流体的流管。
7.过流断面：在流束作出的与所有流线正交的横断面。
8.元流：是过流断面无限小的流束，其几何特征与流线相同。
9.总流：是过流断面为有限大小的流束，是由无数的元流构成，断面上各点的运动参数不相同。
10.流量：单位时间通过流束某一过流断面的流体量称为该断面的流量。
11.均匀流：凡流线是平行线是平行直线的流动为均匀流，否则为非均匀流。
流体力学简介及其应用领域
流体力学简介及其应用领域流体力学是研究流体在各种情况下的力学性质的学科。
流体力学的研究对象是流体，即液体和气体。
本文将介绍流体力学的基本概念和原理，以及它在各个领域中的应用。
一、流体力学概述流体力学是研究流体在力学作用下的运动规律和力学性质的学科。
流体力学基于质点力学的基本原理，结合了质点力学和连续介质力学的概念和方法进行研究。
它主要包含两个方面的内容：流体静力学和流体动力学。
1. 流体静力学流体静力学是研究静止的流体的力学性质和平衡条件的学科。
静止的流体受重力的作用下，压力在不同位置上会有不同的分布。
通过应用压力梯度的概念和压强的定义，可以得到流体静力学的基本方程。
2. 流体动力学流体动力学是研究流体在外力作用下的运动规律和力学性质的学科。
流体动力学研究的是流体的流动状态，包括速度场、压力场等各个方面的特性。
通过应用质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本原理，可以得到流体动力学的基本方程，如连续方程、动量方程和能量方程。
二、流体力学的应用领域流体力学的理论和方法广泛应用于各个领域，涵盖了自然科学、工程技术和生物医学等多个领域。
以下将介绍一些典型的应用领域。
1. 工程力学流体力学在工程力学中的应用非常广泛。
例如，水利工程中的水流运动、水力发电和水污染控制等问题，以及空气动力学、飞行器的设计与优化等问题，都离不开流体力学的理论和方法。
2. 汽车工程在汽车工程中，流体力学被广泛应用于汽车空气动力学和燃烧过程等方面的研究。
通过流体力学的理论和模拟方法，可以对汽车的空气动力学特性进行研究和优化，提高汽车的性能和燃油利用率。
3. 航空航天工程流体力学在航空航天工程中的应用也非常重要。
例如，飞行器的气动外形设计、空气动力学特性的研究、喷气发动机的燃烧过程等问题，都需要运用流体力学的理论和方法进行分析和研究。
4. 生物医学生物医学领域中的许多问题也涉及到流体力学的研究。
例如，血液在血管中的流动、气体交换和呼吸过程等问题，都可以通过流体力学的分析和计算方法进行研究和模拟，对疾病的诊断和治疗有一定的指导意义。
流体力学概念总结
第一章绪论1. 工程流体力学的研究对象：工程流体力学以流体（包括液体和气体）为研究对象，研究流体宏观的平衡和运动的规律，流体与固体壁面之间的相互作用规律，以及这些规律在工程实际中的应用。
第二章流体的主要物理性质1. ★流体的概念：凡是没有固定的形状，易于流动的物质就叫流体。
2. ★流体质点：包含有大量流体分子，并能保持其宏观力学性能的微小单元体。
3. ★连续介质的概念：在流体力学中，把流体质点作为最小的研究对象，从而把流体看成是：1）由无数连续分布、彼此无间隙地；2）占有整个流体空间的流体质点所组成的介质。
4. 密度：单位体积的流体所具有的质量称为密度，以p表示。
5. 重度：单位体积的流体所受的重力称为重度，以丫表示。
6. 比体积：密度的倒数称为比体积，以u表示。
它表示单位质量流体所占有的体积。
7. 流体的相对密度：是指流体的重度与标准大气压下4C纯水的重度的比值，用d表示。
8. ★流体的热膨胀性：在一定压强下，流体体积随温度升高而增大的性质称为流体的热膨胀性。
9. ★流体的压缩性：在一定温度下，流体体积随压强升高而减少的性质称为流体的压缩性。
10. 可压缩流体：p随T和p变化量很大，不可视为常量。
11. 不可压缩流体：p随T和p变化量很小，可视为常量。
12. ★流体的粘性：流体流动时，在流体内部产生阻碍运动的摩擦力的性质叫流体的粘性。
13. 牛顿内摩擦定律：牛顿经实验研究发现，流体运动产生的内摩擦力与沿接触面法线方向的速度变化（即速度梯度）成正比，与接触面的面积成正比，与流体的物理性质有关，而与接触面上的压强无关。
这个关系式称为牛顿内摩擦定律。
14. 非牛顿流体：通常把满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，此时不随 d /dn而变化，否则称为非牛顿流体。
15. 动力粘度卩：动力粘度表示单位速度梯度下流体内摩擦应力的大小，它直接反映了流体粘性的大小。
16. 运动粘度v :在流体力学中，动力粘度与流体密度的比值称为运动粘度，以v表示。
工程流体力学知识点总结
工程流体力学知识点总结一、工程流体力学的内容1.流体力学的基本概念工程流体力学是一门重要的工程学科，它是研究运动的流体分布特性、流动过程的动力学特征、流体受力的控制机理以及提供理论支持的工程应用理论。
它综合了物理学、数学、材料学和力学等知识，它包括流体动力学、传热传质、流体力学和流体机械等方面的研究内容。
2.流体动力学流体动力学是流体运动的力学理论，它研究的是流体中的物理量，如流速、压力、密度等的变化和流体运动的规律。
它是流体物理学的基本内容，是工程流体力学的基础理论。
它的研究内容主要包括流体的静力学、流体的流变力学、流体的流动特性、流体的热力学性质、流体的动力学和流体的流动特性等。
3.传热传质传热传质是研究流体在传热和传质的过程中热量和物质的传递机理的一门学科。
它包括流体的热传导、热对流和热辐射、物质的传质、物质输运等方面的内容。
4.流体力学流体力学是一门综合学科，是研究流体的能量、动量和位置变化的动力学特性及其应用的学科。
流体力学研究的内容包括流体的流量和压力、流体的质量和动量、流体的流速、流体的流动特性等。
它主要研究的是流体受力的特性和运动特性，是工程流体力学中最重要的学科之一。
5.流体机械的理论流体机械是研究利用流体动力驱动转子的机械装置的科学，包括机械装置的流体的传动特性、涡轮机械和泵的流量控制、流体中的变频调速以及比热容与流场等。
它是工程流体力学中的重要内容，也是工程设计的重要基础。
二、工程流体力学的应用工程流体力学的基本理论可以应用于各种工程中，如机械制造、空气动力学、海洋技术、热能技术、新能源技术、能源储存和节能技术、化工反应技术等。
它在社会经济建设中发挥着重要作用，可以为社会生产提供良好的环境保护技术手段，也可以为工程设计和技术开发提供依据。
工程流体力学复习重点概念
三、简答题1、 稳定流动及不稳定流动。
---在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或局部要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。
2、 产生流动阻力的原因。
---外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。
内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。
3、 串联管路的水力特性。
---串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。
串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。
4、 如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？---不是固定不变的。
通过层流边层厚度及管壁粗糙度值的大小进展比拟。
水力粗糙管。
水力光滑管；∆<∆>δδ5、 静压强的两个特性。
---1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。
2.任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。
6、 连续介质假设的内容。
---即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。
这一假设忽略物质的具体微观构造，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量〔如质量，数度，压力等〕。
这些方程包括描述介质性质的方程和根本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。
7、 实际流体总流的伯诺利方程表达式为〔22222212111122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ〕，其适用条件是稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面为缓变流动。
8、 因次分析方法的根本原理。
---就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须一样，将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群π，从而使变量减少。
流体的静压力和动压力
流体的静压力和动压力流体是由大量微观粒子组成的连续物质，在力学中有着重要的地位。
流体力学研究了液体和气体的运动和受力情况。
其中，静压力和动压力是流体力学中的两个重要概念。
一、静压力静压力是指在静止的流体中由于压力差产生的压力。
当流体处于稳定状态时，压力在各个点上均匀分布，垂直于表面方向。
根据帕斯卡定律，任意一点上的压强是与该点深度有关的，在同一水平面上的点具有相同的压强。
静压力的大小取决于流体的密度和深度，可以通过以下公式计算：P_static = P0 + ρgh其中，P_static表示静压力，P0是参考压强，ρ是流体密度，g是重力加速度，h是该点距离参考面的深度。
二、动压力动压力是指在流体运动时由于速度增加而产生的压力。
当流体通过管道、喷嘴等狭窄的通道时，流速增加，流体分子间的碰撞频率增加，从而导致压力增加，形成动压力。
动压力的大小取决于流体密度和流速，可以通过以下公式计算：P_dynamic = 0.5ρv²其中，P_dynamic表示动压力，ρ是流体密度，v是流体的速度。
三、静压力和动压力的应用1. 飞机的升力：在飞机飞行时，飞机翼面顶部流体流速快，底部流速慢，由于速度差导致压力差，形成升力。
2. 液压系统：利用流体的静压力可以实现液压设备的操作，如液压千斤顶等。
3. 水压机械：利用流体的动压力可以实现水轮机、汽轮机等水力机械的转动。
4. 流量测量：通过测量流体在不同位置的静压力和动压力，可以对流体的流量进行精确测量。
四、流体静压力和动压力的区别与联系1. 区别：静压力是指静止流体中由于压力差产生的压力，而动压力是指流体运动时由于速度增加而产生的压力。
2. 联系：在一些情况下，静压力和动压力可以同时存在，如在飞机飞行和水力机械中。
静压力和动压力之间有着紧密的联系，相互转化影响着流体的运动和受力情况。
总结：流体的静压力和动压力是流体力学中的重要概念。
静压力是由于压力差在静止流体中产生的压力，动压力是由于速度增加在流体运动中产生的压力。
第一章流体力学基本概念
分别运动至A’,B’,C’,D’点，则有
A
B
A'
B'
udt
E D D D A A (u d)d u u t d dtudt
图1-2 速度梯度
由于
du ED
dt
因此得速度梯度 duED tgd d
dy dydt dt dt
可以看出dθ为矩形ABCD在dt时间后剪切变形角度，这就表明速度梯度实质上就 是流体运动时剪切变形角速度
•第一章流体力学基本概念
随着科学技术的不断进步，计算机的发展和应用，流体力学的研究领域和应用范 围将不断加深和扩大。从总的发展趋势来看，随着工业应用日益扩大，生产技术 飞速发展，不仅可以推动人们对流动现象深入了解，为科学研究提供丰富的课题 内容，而且也为验证已有的理论、假设和关系提供机会。理论和实践密切结合， 科学研究和工业应用相互促进，必将推动本学科逐步成熟并趋于完善。
第一章 流体力学基本概念
第一节 流体力学的发展、应用及其研究方法 第二节 流体的特征和连续介质假设 第三节 流体的主要物理性质及分类 第四节 作用在流体上的力
•第一章流体力学基本概念
第一节 流体力学的发展、应用及其研究方法
一、流体力学发展简史
流体力学是研究流体的平衡及运动规律，流体与固体之间的相互作 用规律，以及研究流体的机械运动与其他形式的运动（如热运动、化学 运动等）之间的相互作用规律的一门学科。 流体力学属于力学范畴，是 力学的一个重要分支。其发展和数学、普通力学的发展密不可分。流体 力学起源于阿基米德（Archimedes，公元前278~公元前212）对浮力的 研究。
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化 的。当压缩性对所研究的流动影响不大，可以忽略不计时，这种流动成为不可 压缩流动，反之称为可压缩流动。通常，液体的压缩性不大，所以工程上一般 不考虑液体的压缩性，把液体当作不可压缩流体来处理。当然，研究一个具体 流动问题时，是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体，而更主 要是由具体条件来决定。
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流体力学概念汇总
第一章：
质量力（f）：作用在流体上每一个质点或微团上的力。
表面力（p）：作用在所考虑流体（或称分离体）表面上的力。
容重（r）：对于均质流体，作用于单位流体的重力。
动力粘滞系数，运动粘滞系数
三个流体力学模型：不可压缩流体，无粘性流体（理想流体），连续介质。
第二章：
静压强：处于静止状态，在流体内部或与固体壁面之间在单位面积上的负法向表面力特征：1其方向与作用面垂直，并指向作用面的内法向方向。
2
3
等压面：在静止、同种均质、相互连通的液体中，静压强相等的点所组成的面。
研究作用在平面上的流体静压力的方法：图解法、解析法
第三章：
描述流体运动的两种方法：1拉格朗日法（将流场中的流体全部看成是质点所组成的质点系，
通过描述每一个质点的运动来确定整个流动）
注意：流线不能相交，也不能是折线。
仅是一条光滑的曲线或直线。
迹线：质点在不同时刻所占有的空间位置连成的曲线。
流管：在流场中，取任意非流线的封闭曲线，经此曲线的全部点做流线，这些流线组成的管状流面
流束：流管以内的流体
元流：当流束的过流断面无限小时
过流断面：垂直于流束的断面
伯努利方程的条件：1.恒定不可压缩流2,质量力只有重力3.沿流线积分（同一条流线）4.仅
适用于元流
毕托管：用来测流速。
文丘里流量计：用来测流量。
动量方程成立的条件：流动恒定。
第四章：
沿程损失：克服沿程阻力的能量损失
局部损失：客服局部阻力的能量损失
层流：各液层间毫不相混的这种分层现象，Re<2000 (Re为雷诺数)
特点：1，有序性，层状的运动。
2，粘性力主要作用。
3，能量的损失与速度的一
次方成正比。
4，在流速较小与雷诺数较小时发生。
紊流：液体质点运动极不规则，各部分流体间相互剧烈傪混状态。
Re>2000
特点：1无序性，随机性，有旋性，混掺性。
2，受粘性和紊动的影响。
3，水头损
失与流速的1.75~2次方成正比。
4.在流速较大与雷诺数较大时发生。
雷诺数：即是惯性力与粘性力的比值。
沿程损失系数的变化：1、层流区Re
2、临界过渡区Re
3、紊流光滑区Re
4、紊流过渡区Re、K/d
5、紊流粗糙去K/d
非圆管沿程损失：
湿周：过流断面上流体与固体壁面接触的周界
水力半径：过流断面的面积与湿周的比
减小阻力的措施：1，改进流体外部的边界，改善边壁对流体的影响
2，流体内部添加少量添加剂，使其影响流体运动的内部结构。
第五章：
孔口自由出流：在容器侧壁或底壁开一孔口，容器中的液体自孔口由流入大气中
淹没出流：容器中的液体自孔口流入液体空间中。
第六章：
淹没射流：气体自孔口、管嘴向外喷射所形成的流动
自由射流：流动不受固体边界的限制
出口断面温差：
轴心上温差：
截面上任意一点的温差：
第七章：
流体质点：有质量无体积的点。
流体微团：由大量流体质点所组成的具有一定体积的流体团。
旋转角速度：过一点任意两条相互垂直的微元流体线在xy平面运动的旋转角速度的平均值。
有旋流动：流体微团旋转角速度在流场内不全为零的流动（反之为：无旋流动）
涡量：为旋转角速度的二倍
涡线：某一瞬间流体质点的旋转角速度向量方向的曲线。
涡管：在涡量场中任意画一封闭曲线，通过这条曲线上的每一点所做出的涡线够成一管状面运动学性质：在同一瞬间，通过一涡管的各截面的涡通量相等。
流体的划分：
按时间来分：
恒定流：所有的运动要素均不随时间的改变而变化。
（流线与迹线重合）
非恒定流：至少有一个运动要素要随时间的变化而变化。
按流线来分：
均匀流：各流线相互平行的流动
非均匀流：
渐变流：曲率半径很大，夹角很小，近似于平行
特性：1，过流断面近似为平面。
2，过流断面的动压计算附
和静压分布
急变流：突缩，突扩、直角弯管
按空间来分：
一元流：
二元流：
三元流：
按旋转角速度来分：
有旋流动：
无旋流动：
按流动状态来分：
层流
紊流。