第一章 流体力学绪论
(1.8)
(1.9)
不同流体的密度和重度各不相同，同一种流体
的密度和重度随温度和压强而变。见表1.1和表1.2。
实验表明，液体的密度和重度随温度和压强的变化
很小，可近似为常数。
常见液体的密度： 流体 水 密度（ kg/m3 ） 1000
水银
13600
人类研制出3倍音速的战斗机。
使重量超过3百吨，面积达半个足球场的大型民航客 机，靠空气的支托象鸟一样飞行成为可能，创造了人 类技术史上的奇迹。
排水量达50万吨以上的超大型运输船
2、能源动力交通
单价超过10亿美元，能抵御大风浪的海上采油平台
海洋石油钻井平台
用多相流动理论设计制造的大型气轮机、水轮机、 涡喷发动机等动力机械，为人类提供单机达百万千 瓦的强大动力。
§1.3
流体的主要物理性质
物质通常有三种存在形态：固体、液体和气体。 流体是液体和气体的总称。 在物理性质上，流体和固体，液体和气体有 很大区别： 1、流体与固体 流体没有一定的形状；固体具有一定的形状。 固体：既可承受压力，又可承受拉力和剪切力，在 一定范围内固体的变形将随外力的消失而消失。
流体：可承受压力，几乎不可承受拉力，承受剪
流
体
力
学
胡敏良、吴雪茹 主编
第 1 章
§ 1.1
绪
论
流体力学的任务、发展概况
和研究方法
物质通常有三种存在形态：固体、液体和气体。
流体是液体和气体的总称。 1.1.1 流体力学的应用
流体力学是众多应用科学和工程技术的基础， 有很多的用途。
1、 航空航天航海 由于空气动力学的发展，使飞机能够飞上蓝天。
相距为h的上下两平行平板之间充满均质粘性流
体。两平板面积均为A且足够大，以致可以略去平板
四周的边界影响。将下板固定不动，而以力F 拖动上 板使其作平行于下板的匀速直线运动。实验表明：
y
U
dy
h y u+du u
F
x
（1）流速分布 由于流体的粘滞性，流体与平板间
有附着力，紧贴上板的一薄层流体将以速度U跟随上
两个分力
表面力表示方法： 设在所取流体的表面积ΔA上作用
的压力为ΔP，切力为ΔT，作用在单位面积上的平均 T P 压应力（即平均压强）为 p ，平均切应力 A A
p
n
ΔP
ΔR
作用在流体 上的表面力
ΔT
z
m
ΔA
F
V
O
A
y
切向应力
x
则作用在流体面积上某一点的点压强（压应力）和
F f m (1.1)
f的量纲[L/T2]，L为基本量纲长度，T为时间。所 以单位质量力的量纲和加速度量纲相同。
在空间直角坐标系中，若质量力F在各坐标轴上投
影分别为Fx，Fy，Fz，则单位质量力f 在各坐标轴
的分量分别等于
Fx X m
Fy Y m
Fz Z m
（1.2）
单位质量力及其在各个坐标轴的分量的单位为m/s2， 与加速度的单位相同。
大型水利枢纽工程，超高层建筑，大跨度桥梁等的 设计和建造离不开水力学和风工程的理论知识。
长江三峡工程
流体力学在土木工程中的应用： （1）在建筑工程中的应用 解决风对高层建筑物的荷
载作用、建筑物外墙的风压、建筑物在强风作用下的
摆动等结构安全性问题，即风振问题；基坑排水、地
下水渗透、水下和地下建筑物的受力分析；围堰修建；
流体运动的形态和运动的规律，除了与外界因 素（包括边界条件、动力条件等）有关外，更重要 的是取决于流体本身的物理性质。流体的主要物理 性质如下： 1.3.1 流体的质量与流体所受重力 质量是表示惯性大小的物理量，惯性是指物体保持其 原有运动状态的一种性质。流体质量越大，惯性越大， 流体的运动状态就越难改变。质量用密度表示： 密度：单位体积流体所具有的质量，用ρ 表示。
1.3.2
粘性
粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性。由流体
的力学特点可知，静止流体不能承受剪切力，即在
任何微小剪切力的持续作用下，流体要发生连续不
断地变形。但不同的流体在相同的剪切力作用下其
变形速度是不同的，它反映了抵抗剪切变形能力的
差别，这种抗剪切变形能力就是流体的粘性。
牛顿（17世纪）实验说明流体的粘性：
点切应力为：
法向应力p
P dP p lim A 0 A dA
T dT lim A 0 A dA
压强（压应力）
切向应力τ 单位：
切应力
ΔP、ΔT：牛顿（N）；ΔA：m2； p、τ：N/m2，即帕（Pa） 静止流体中不存在切力。此外，一般流体中拉力很小，可忽 略不计。
理论分析方法、实验方法和数值方法相辅相成，互为补充。
§1.2
作用于流体上的力
作用于流体上的力，就其力学性质而言分为
惯性力、重力、弹性力、粘滞力和表面张力。为
了便于分析流体平衡和运动的规律，又可将力的
作用方式分为质量力（或称为体积力）和表面力 两种。
1.2.1
质量力
质量力 是指作用于流体的每一个质点上，并与受 作用的流体质量成正比的力。在均匀流体中，质量 与体积成正比，因此，质量力与受作用流体的体积
2、流体力学研究方法
理论研究方法（较严密的数学推理）
力学模型→物理基本定律→求解数学方程→分析和揭示流
体运动的本质和规律。
实验方法
相似理论→建立物理模型→模型实验→揭示流体的规律。
数值模拟方法（计算机现代分析手段）
建立数学物理方程→数值计算→求解方程，得到模拟区域
内任意时刻任意位置力和运动要素的值。
m 均质流体： V m dm lim 非均质流体： V 0 V dV
(1.6)
(1.7)
密度的量纲[M/L3]，单位：kg/m3 、g/cm3 。
重度：单位体积流体所受的重力，用γ 表示，流体所
受重力是地球对流体的引力。
均质流体：
G mg g V V G lim 非均质流体： V 0 V
纳维尔
斯托克斯
流体动力学基础
第四阶段（19世纪末以来）流体力学飞跃发展
• 理论分析与试验研究相结合
• 量纲分析和相似性原理起重要作用
1883年 雷诺——雷诺实验（判断流态）
1903年
力系数） ……
普朗特——边界层概念（绕流运动）
尼古拉兹——尼古拉兹实验（确定阻
1933-1934年
流体力学与相关的邻近学科相互渗透，形成很多新分支和 交叉学科。Βιβλιοθήκη (1.10)dyh y
U
F u+du u
垂直于流动方向上的 速度梯度为
切力的能力极弱。
易流性 —— 在极小剪切力的作用下，流体就将产生
无休止的（连续的）剪切变形（流动），直到剪切
力消失为止。 2、液体和气体 液体具有自由表面并且有一定的体积；气体没 有固定的体积，可以充满任何大小的容积。 液体压缩性极小，气体具有高度的压缩性和膨 胀性。气体远比液体具有更大的流动性。
流体的主要物理性质：
周培源（ 1902－1993)。 1902年8月28日出生，江苏宜兴人。理 论学家、流体力学家主要从事物理学的基 础理论中难度最大的两个方面即爱因斯坦 广义相对论引力论和流体力学中的湍流理 论的研究与教学并取得出色成果。 吴仲华（Wu Zhonghua）在1952年发表的《在 轴流式、径流式和混流式亚声速和超声速叶 轮机械中的三元流普遍理论》和在1975年发 表的《使用非正交曲线坐标的叶轮机械三元 流动的基本方程及其解法》两篇论文中所建 立的叶轮机械三元流理论，至今仍是国内外 许多优良叶轮机械设计计算的主要依据。
才能满足工程设计的需要。
1.1.2 流体力学发展史
第一阶段（16世纪以前）：流体力学形成的萌芽阶段
公元前250年
论浮体
流体力学第一部著作
阿基米德：古希腊数学家、力学 家，静力学和流体静力学的奠基 人
流体静力学
第二阶段（16世纪文艺复兴以后-18世纪中叶）流体力学成 为一门独立学科的基础阶段
实验方法了解水流形态 沉浮、孔口出流、物体的运动阻力以及管 道、明渠中水流等问题 水力学
第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）流体力学沿着两个方向 发展——欧拉（理论）、伯努利（实验）
1755年
理想流体平衡 微分方程
流体静力学
理想流体运动 微分方程
欧拉：瑞士数学家、力学 家、天文学家、物理学家， 变分法的奠基人，复变函 数论的先驱者，理论流体 力学的创始人。
流体动力学基础
N－S方程
黏性流体运动微分方程
解释机翼张线的"线鸣 "、水下螺旋桨的"嗡 鸣"
流体力学在中国
真州船闸 北宋（960-1126）时期，在运河上修建的真州船闸与十四世纪 末荷兰的同类船闸相比，约早三百多年。 潘季顺 明朝的水利家潘季顺（1521-1595）提出了“筑堤防溢，建 坝减水，以堤束水，以水攻沙”和“借清刷黄”的治黄原则， 并著有《两河管见》、《两河经略》和《河防一揽》。 流 量 清朝雍正年间，何梦瑶在《算迪》一书中提出流量等于过 水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。
海洋平台在水中的受力和抵抗外界扰动的稳定性等。 （2）在市政工程中的应用 桥涵孔径设计；大跨度桥 梁的抗风问题；城市排水、管网计算、泵站和水塔的 设计、取水工程、输水配水工程、水处理等。
（3）在城市防洪工程中的应用 河道的过流能力、
防洪闸堤的过流能力、堤坝的作用力和渗流问题等。
（4）在建筑环境和设备工程中的应用 供热、通 风、空调设计和设备选用等。 （5）水利水电工程中的应用 水利水电工程对流体 力学的要求更广、更深，需要水力学课程的知识，
01第一章 绪论 《流体力学(第4版)》罗惕乾(电子课件)
E dp dv v
其中E为体积弹性模量，v为流体体积，负号是因为当受压时dp>0体 积减小dv<0，考虑到一定质量的流体 m=ρv = 常数, 其密度与体积成 反比:
dv vd 0, 即 dv d v
体积弹性模量可写为： E ddp(N /mddp2)
dt
d
dt
其中比例系数μ是反映粘性大小的物性参数，称为流体的粘性系数或粘度。
考虑如上图的流体元变形，因为Δ=（u+du)dt-udt=dudt,
又Δ= dytgdθ=dydθ，所以单位时间内的角变形 d等于速度梯度
dt
dd。uy
从而得到著名的牛顿粘性公式：
du
dy
其中τ的单位是帕：N/m2，流体粘性系数μ的单位是：N.s/m2
(3)表面张力σ（N/m) 液体表面由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向
产生的拉力, 单位长度上的这种拉力称为表面拉力。
2、毛细现象
(1)内聚力，附着力
液体分子间相互制约，形成一体的吸引力。
(2)毛细压强
由表面张力引起的附加压强称为毛细压强
3.毛细管中液体的上升或下降高度
d cos( ) 1 d 2hg
慢的趋势，而快层对慢层有向前的牵扯使其有变快的趋势
Δ
u+du τ
dy
d
u
t
t+dt
流体相邻层间存在着抵抗层间相互错动的趋势，这一特性称为流
体的粘性，层间的这一抵抗力即摩擦力或剪切力，单位面积上的剪
切力称为剪切应力τ
牛顿提出，流体内部的剪切力τ与流体的角变形率 成d正比（注
意对于固体而言，τ 与θ 成正比）
(完整版)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。
流体力学基础知识
第一章，绪论1、质量力：质量力是作用在流体的每一个质点上的力。
其单位是牛顿，N。
单位质量力：没在流体中M点附近取质量为d m的微团，其体积为d v，作用于该微团的质量力为dF，则称极限lim(dv→M)dF/dm=f，为作用于M点的单位质量的质量力，简称单位质量力。
其单位是N/kg。
2、表面力：表面力是作用在所考虑的或大或小得流体系统（或称分离体）表面上的力。
3、容重：密度ρ和重力加速度g的乘积ρg称容重，用符号γ表示。
4、动力黏度μ：它表示单位速度梯度作用下的切应力，反映了黏滞性的动力性质。
其单位为N/（㎡·s），以符号Pa·s表示。
运动黏度ν：是单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。
国际单位制单位㎡/s。
动力黏度μ与运动黏度ν的关系：μ=ν·ρ。
5、表面张力：由于分子间的吸引力，在液体的自由表面上能够承受的极其微小的张力称为表面张力。
毛细管现象：由于表面张力的作用，如果把两端开口的玻璃细管竖立在液体中，液体就会在细管中上升或下降h高度的现象称为毛细管现象。
6、流体的三个力学模型：①“连续介质”模型；②无黏性流体模型；③不可压缩流体模型。
（P12，还需看看书，了解什么是以上三种模型！）。
第二章、流体静力学1、流体静压强的两个特性：①其方向必然是沿着作用面的内法线方向；②其大小只与位置有关，与方向无关。
2、a流体静压强的基本方程式：①P=Po+rh，式中P指液体内某点的压强，Pa(N/㎡)；Po指液面气体压强，Pa(N/㎡)；r指液体的容重，N/m³；h指某点在液面下的深度，m；②Z+P/r=C（常数），式中Z指某点位置相对于基准面的高度，称位置水头；P/r指某点在压强作用下沿测压管所能上升的高度，称压强水头。
两水头中的压强P必须采用相对压强表示。
b流体静压强的分布规律的适用条件：只适用于静止、同种、连续液体。
3、静止均质流体的水平面是等压面；静止非均质流体（各种密度不完全相同的流体——非均质流体）的水平面是等压面，等密度和等温面。
流体力学1
T(℃) 0° 2° 4° 6° 8° 10° 12°
ν(cm2 0.0177 0.0167 0.0156 0.0147 0.0138 0.0131 0.0123
/s)
5
4
8
3
7
0
9
T(℃) 14° 16° 18° 20° 22° 24° 26°
ν(cm2
/s)
0.0117 6
0.0118
0.0106 2
牛顿平板实验与内摩擦定律
设板间的y向流速呈直线分布，即：
u( y)
=
U Y
y
则
= du U
dy Y
实验表明，对于大多数流体满足：
F
∝
AU Y
引入动力粘性系数μ，则得牛顿内 摩擦定律
τ
=
F A
=
μ
U Y
=
μ
du dy
du 式中：流速梯度 dy 代表液体微团的剪切
= du u
变形速率。线性变化时，即 dy y ；
第一章 绪论
本章学习要点：
1. 水力学的研究对象与任务 2. 液体的连续介质模型。流体质点 3. 量纲和单位 4. 液体的主要物理性质：密度、重度、粘性、压缩性、
毛细现象、汽化压强 5. 作用在液体上的力：表面力和质量力
1.1.1 水力学的任务及研究对象
• 液体的平衡规律
研究液体处于平衡状态 时，作用于液
非牛顿流体：不符合上述条件的均称为非牛顿流体。
弹 性
τ
1
宾汉型塑性流体
τ
=τ0
+
μ
(
du dy
)n
体
假(伪)塑性流体
τ0
（完整版）流体力学
（完整版）流体力学第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（低速流动气体不可压缩）Ev=dp/(dρ/ρ)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二、计算1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动。
第2章流体静力学一、概念1、流体静压强的特点；理想流体压强的特点（无论运动还是静止）；流体内任意点的压强大小都与都与其作用面的方位无关2、静止流体平衡微分方程，物理意义及重力场下的简化微元平衡流体的质量力和表面力无论在任何方向上都保持平衡欧拉方程=0 流体平衡微分方程重力场下的简化：dρ＝-ρdW=-ρgdz3、不可压缩流体静压强分布（公式、物理意义），帕斯卡原理；=C不可压缩流体静压强基本公式z+p/ρｇ不可压缩流体静压强分布规律p=p0+ρgh平衡流体中各点的总势能是一定的静止流体中的某一面上的压强变化会瞬间传至静止流体内部各点4、绝对压强、计示压强（表压）、真空压强的定义及相互之间的关系；绝对压强：以绝对真空为起点计算压强大小记示压强：比当地大气压大多少的压强真空压强：比当地大气压小多少的压强绝对压强=当地大气压+表压表压=绝对压强-当地大气压真空压强=当地大气压-绝对压强5、各种U型管测压计的优缺点；单管式：简单准确；缺点：只能用来测量液体压强，且容器内压强必须大于大气压强，同时被测压强又要相对较小，保证玻璃管内液柱不会太高U：可测液体压强也可测气体压强；缺：复杂倾斜管：精度高；缺点：？？6、作用在平面上静压力的大小（公式、物理意义）。
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第五节 表面张力
a
n
气体
表面张力：是液体自由面上分子引力
液体
a 大于斥力而产生的沿表面每单位长度
切向拉力 [N/m]
二维液体表面张力
p p 0 R 2s in 2 2 2
a
气体
pp0/R 曲率半径
液体
n
a
毛细现象 是接触角，与液体，固体性质有关
900
900
gd2hdcos
4
h 4 cos gd
毛细管液体爬高
水
水银
毛细现象不仅与液体性质、固壁材料、液面上方气体性 质等因素有关，也与管径的大小有关。管径越小，毛细 现象越明显。
谢谢！
xiexie!
流体微团（流体质点）是大量流体分子的集合， 在宏观上是无限小体积。
1 mm 3 体积有 3.31019 个水分子，2.71016 气体分子 以工程的尺度观察，1 mm 3 流体微团 非常微小 以水分子的尺度观察，1 mm 3 流体微团 非常巨大
流体由分子组成，分子不断地运动并且相互碰撞，分 子的运动是不规律的。
如果对微小流体团里所有分子的物理参数进行统计平 均，并把统计平均值作为流体微团的相应物理参数， 只要这样的微团相对于物理参数宏观变化的特征尺寸 足够小，微团上和微团间的参数变化就能够充分反映 出流体的宏观运动特征。
流体力学测量仪器能够反映出来的也正是这样一些宏 观物理参数，而这些宏观物理参数表征的是许许多多 个分子上相应物理参数的统计平均值。
流体力学的任务：在一定的空间体积里，研究流体微团宏 观运动、受力和能量变化的规律。
失效情况：稀薄气体 激波 微尺度流动 (厚度与气体分子平均自由程同量级)
第一章 流体力学 绪论
化，从而容易得出理论分析的结果。所得结果，对于某
些粘性影响很小的流动，能够较好地符合实际；对粘性 影响不能忽略的流动，则可通过实验加以修正，从而能 比较容易地解决实际流动问题。
例1-1. 一底面积为40cm×45cm，高1cm的木块，质量为5kg，沿着 涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知速度v=1m/s，δ=1mm，求润滑 油的动力粘度系数。
运动粘度
动力粘度
，单位：m2/s 同加速度的单位
说明：1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。 2）液体粘度随温度升高而减小，气体的粘度随温度升高而增大。（见 P7水的粘度和空气的粘度）
液体 吸引力 T↑ μ↓ 微观机制： 气体 热运动 T↑ μ↑
d 无黏性流体
无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。无粘性液体实际上
第一章 绪论
本章导读
§1.1流体力学及其任务
§1.2作用在流体上的力 §1.3流体的主要物理性质 §1.4牛顿流体和非牛顿流体
本章小结
§1.1 流体力学及其任务
1. 研究对象：流体
⑴定义：所谓流体就是液体和气体的合称。
⑵基本特征是具有流动性。
所谓流动性是指流体的微小切力作用下，连续变
P
RT
式中：P —— 气体的绝对压强（Pa）； ρ —— 气体的密度（Kg/cm3）； T —— 气体的热力学温度（K）； R —— 气体常数；在标准状态下，
R 8314 ( J / Kg K ) M
，M为气体的分子量，空气的气体常数R=287J/Kg．K。
适用范围：当气体在很高的压强，很低温度下，或接近于液态时，其 不再适用。
流体力学第1章绪论
f p
斜压流体：
f ( p,T )
21
1.4 流体的界面现象和性质
1. 互不掺混流体界面上存在表面张力 （surface tension） 2. 流体与固壁界面表面张力
毛细现象：气、液、固三种界面之间的浸润作用。 3.流-固界面上速度的连续性
粘性流体：界面上流体速度和固体运动速度相等。
v vb （无滑移条件）
际不尽相符，或数学上求解方程的困难，不能满意地解决工程问题，故 而形成了以实验方法来制定经验公式的“实验流体力学”；
6
1.1 流体力学的研究对象及意义
江苏科技大学
3、从十九世纪末起，人们将理论分析方法和实验分析方法相结合以解 决实际问题，“古典流体力学” 和“实验流体力学”的内容也不断更 新。在此基础上，最终形成了理论与实际并重的现代流体力学；这期间， 英国工程师、物理学家雷诺阐明了相似原理，流体流动有层流和湍流两 种形态，判别准数雷诺数，雷诺方程。英国物理学家、数学家瑞利提出 了量纲分析求流动相似准则。
理想流体：界面上允许流体切向滑移，但不能穿透，即界面上流 -固速度的法向投影相等
v n vb n（不可穿透条件）
22
1.5 作用在流体上的质量力和表面力
1.5.1 质量力（体积力）：
透过物质传递的力。分离体内任取一微元体积，其质量为
有 m
f (x, y, z) lim F 1 lim F dF
江苏科技大学
1.1.3 工程应用
流体力学已广泛用于国民经济的各个领域。
在水利建设中：如防洪、灌溉、航运、水力发电、河道整治等；
在航空航天中：如航天飞机、人造卫星等;
在国民经济的其他技术部门中：如机械工程中的润滑、液压传动； 船舶的行波阻力；市政工程中的通风、通水，高层建筑的受风作用； 铁路、公路隧道中的压力波传播、汽车的外形与阻力的关系；血液在 人体内的流动；污染物在大气中的扩散等。
《流体力学》第一章绪论
欧拉法
以空间固定点作为研究对 象，通过研究流体质点经 过固定点的速度和加速度 来描述流体的运动。
质点导数法
通过研究流体质点在单位 时间内速度矢量的变化率 来描述流体的运动。
流体运动的分类
层流运动
流体质点沿着直线或近似的直线路径运动，各层 流体质点互不混杂，具有规则的流动结构。
湍流运动
流体质点运动轨迹杂乱无章，各流体质点之间相 互混杂，流动结构复杂多变。
流体静力学基础
总结词
流体静力学基础
详细描述
流体静力学是研究流体在静止状态下的力学性质的科学。其基础概念包括流体静压力、流体平衡的原理等，这些 原理在工程实践中有着广泛的应用。
03
流体运动的基本概念
流体运动的描述方法
01
02
03
拉格朗日法
以流体质点作为研究对象， 通过追踪流体质点的运动 轨迹来描述流体的运动。
《流体力学》第一章 绪论
目录
• 流体力学简介 • 流体的基本性质 • 流体运动的基本概念 • 流体动力学方程 • 绪论总结
01
流体力学简介
流体力学的定义
流体力学是研究流体（液体和气体） 的力学性质和运动规律的学科。
它涉及到流体在静止和运动状态下的 各种现象，以及流体与其他物体之间 的相互作用。
波动运动
流体在压力、温度、浓度等外部扰动作用下产生 波动现象，如声波、水波等。
流体运动的守恒定律
动量守恒定律
流体系统中的动量总和在封闭系统中保持不变，即流入和流出封 闭系统的动量之差等于系统内部动量的变化量。
质量守恒定律
流体系统中质量的增加或减少等于流入和流出封闭系统的质量流量 之差。
能量守恒定律
古希腊哲学家阿基米德研 究了流体静力学的基本原 理，奠定了流体静力学的 基础。
流体力学讲义第一章绪论
流体⼒学讲义第⼀章绪论第⼀章绪论本章主要阐述了流体⼒学的概念与发展简史；流体⼒学的概述与应⽤；流体⼒学课程的性质、⽬的、基本要求；流体⼒学的研究⽅法及流体的主要物理性质。
流体的连续介质模型是流体⼒学的基础，在此假设的基础上引出了理想流体与实际流体、可压缩流体与不可压缩流体、⽜顿流体与⾮⽜顿流体概念。
第⼀节流体⼒学的概念与发展简史⼀、流体⼒学概念流体⼒学是⼒学的⼀个独⽴分⽀，是⼀门研究流体的平衡和流体机械运动规律及其实际应⽤的技术科学。
流体⼒学所研究的基本规律，有两⼤组成部分。
⼀是关于流体平衡的规律，它研究流体处于静⽌（或相对平衡）状态时，作⽤于流体上的各种⼒之间的关系，这⼀部分称为流体静⼒学；⼆是关于流体运动的规律，它研究流体在运动状态时，作⽤于流体上的⼒与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等，这⼀部分称为流体动⼒学。
流体⼒学在研究流体平衡和机械运动规律时，要应⽤物理学及理论⼒学中有关物理平衡及运动规律的原理，如⼒系平衡定理、动量定理、动能定理，等等。
因为流体在平衡或运动状态下，也同样遵循这些普遍的原理。
所以物理学和理论⼒学的知识是学习流体⼒学课程必要的基础。
⽬前，根据流体⼒学在各个⼯程领域的应⽤，流体⼒学可分为以下⼏类：能源动⼒类：⽔利类流体⼒学：⾯向⽔⼯、⽔动、海洋等；机械类流体⼒学：⾯向机械、冶⾦、化⼯、⽔机等；⼟⽊类流体⼒学：⾯向市政、⼯民建、道桥、城市防洪等。
⼆、流体⼒学的发展历史流体⼒学的萌芽，是⾃距今约2200年以前，西西⾥岛的希腊学者阿基⽶德写的“论浮体”⼀⽂开始的。
他对静⽌时的液体⼒学性质作了第⼀次科学总结。
流体⼒学的主要发展是从⽜顿时代开始的，1687年⽜顿在名著《⾃然哲学的数学原理》中讨论了流体的阻⼒、波浪运动，等内容，使流体⼒学开始成为⼒学中的⼀个独⽴分⽀。
此后，流体⼒学的发展主要经历了三个阶段：1.伯努利所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的解析⽅法，为研究液体运动的规律奠定了理论基础，从⽽在此基础上形成了⼀门属于数学的古典“⽔动⼒学”（或古典“流体⼒学”）。