流体力学
流体力学知识点范文
流体力学知识点范文流体力学是研究流体静力学和流体动力学的一个学科，涉及到流体的运动、力学性质以及相关实验和数值模拟方法。
流体力学的应用广泛，包括气象学、海洋学、土木工程、航空航天工程等领域。
以下是流体力学的一些重要知识点。
1.流体的性质流体是一种能够自由流动的物质，包括气体和液体。
与固体不同，流体具有可塑性、可挤压性和物质变形后恢复自然形状的性质。
流体的密度、压力、体积、温度和粘度是流体性质的基本参数。
2.流体的运动描述流体的运动包括膨胀、收缩、旋转和流动等。
为了描述流体的运动，需要引入一些描述流体运动的物理量，如速度、流速、加速度和流量。
流体的速度矢量表示流体粒子的运动方向和速度大小。
3.流体静力学流体静力学研究的是在静压力的作用下，流体内各点之间的静力平衡关系。
流体的静力压力与深度成正比，由于流体的可塑性，静压力会均匀传输到容器中的各个部分。
流体静力学应用于液压系统、液态储存设备和液压机械等领域。
4.流体动力学流体动力学研究的是流体在外力作用下的运动行为。
流体动力学分为流体动力学和流体动量守恒两个方面。
流体动力学研究的是流体的速度和加速度，以及流体流动的力学性质。
流体动量守恒研究的是流体在内外力作用下动量的转移和守恒。
流体动力学应用于气象学、水力学、航空航天工程等领域。
5.流体的流动方程流体力学的基本方程是质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体的质量守恒原理，即质量在流体中是守恒的。
动量守恒方程描述了流体的动量守恒原理，即外力对流体的动量变化率等于流体的加速度乘以单位质量的流体体积。
能量守恒方程描述了流体的能量守恒原理，即流体在流动过程中能量的转化和传输。
6.流体力学问题的数值模拟由于流体力学问题具有复杂性和非线性性，很多问题难以通过解析方法得到解析解。
因此，数值模拟成为解决流体力学问题的一种重要方法。
数值模拟方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
这些方法通过将流体力学问题离散化为一组代数方程来进行数值求解。
流体力学
绪 论在学习流体力学这门课程之前，本绪论将主要回答以下几个问题：什么是流体力学？它的主要研究内容是什么？为什么要学习流体力学？流体力学的发展历史、研究方法，以及怎样学好流体力学？使同学们对流体力学有一个大致的了解，帮助学生在以后的学习中掌握流体力学的主要脉络和学习方法。
一、流体力学的概念及其研究内容流体力学(fluid mechanics)是力学的一个独立分支。
它是研究流体的平衡和流体的机械运动规律及其在工程实际中应用的一门学科。
流体力学的研究对象是流体，包括液体和气体。
在力学研究中，根据研究对象的不同，一般可分为：以受力后不变形的绝对刚体为研究对象的理论力学；以受力后产生微小变形的固体为研究对象的固体力学；以受力后产生较大变形的流体为研究对象的流体力学。
流体是气体和液体的总称。
在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体，所以流体力学与人类日常生活和生产事业密切相关。
它是一门应用较广的科学，航空航天、水运工程、流体机械、给水排水、水利工程、化学工程、气象预报以及环境保护等学科均以流体力学为其重要的理论基础。
20世纪初，世界上第一架飞机出现以后，飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。
20世纪50年代开始的航天飞行，使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。
航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相联的。
这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。
石油和天然气的开采，地下水的开发利用，要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动，这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。
渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治，化工中的浓缩、分离和多孔过滤，燃烧室的冷却等技术问题。
燃烧离不开气体，燃烧过程中涉及到许多有化学反应和热能变化的流体力学问题是物理―化学流体动力学的内容之一。
爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程，涉及气体动力学，从而形成了爆炸力学。
沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等，都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题，这类问题是多相流体力学研究的范围。
(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
第十一讲流体力学我们通常所说的流体包括了气体和液体。
流体具有形状和大小可以改变的特征，这一点和弹性体是类似的，然而，流体仅仅具备何种压缩弹性，例如，用力推动活塞可以压缩密闭气缸中的气体，在撤消外力后，气体将恢复原状，将活塞推出；但流体不具备抵抗形状改变的弹性，在力的作用下，流体因流动而发生形状的改变，，撤消外力后，流体并不恢复原来的形状，流体的这种性质称为流动性。
流体力学的任务在于研究流体流动的规律以及它与固体之间的相互作用。
一、理想流体无论是气体还是流体都是可以压缩的，只不过在通常的情况下，气体较容易被压缩，而液体难以被压缩。
但是，在一定的条件下，我们常常把流动着的流体看着是不可压缩的，这一点对于液体是比较好理解的，因为在对液体加压时，其何种的改变是极其微小的，是可以忽略的；我们之所以把流动着的气体也看作是不可压缩的，是因为气体的密度小，即使压力差不大，也能够迅速驱使密度较大处的气体流向密度较小的地方，使密度趋于均匀，这样使得流动的气体中各处的密度密度不随时间发生明显的变化，这样，气体的可压缩性便可以不必考虑。
不过，当气流的速度接近或超过声速时，因气体的运动造成的各处的密度不均匀的差别不及消失，这时气体的可压缩性会变得非常的明显，不能再看作是不可压缩的。
总之，在一定的问题中，若可不考虑气体的可压缩性，便可将它抽象为不可压缩的理想模型，反之，则需看作是可压缩的液体。
液体都的或多或少的粘性，在静止液体中，粘性无法表现，在流体流动时，，将明显地表现出粘性。
所谓粘性，就是当流体流动时，层与层之间有阻碍相对运动的内摩擦力，如河流中心的水流速度较快，由于粘性，靠近河岸的水几乎不动。
在研究流体时，若流体的流动性是主要的，粘性居于次要地位时，可认为流体完全没有粘性，这样的理想模型叫做非粘性流体，若粘性起着重要的作用，则需将流体看作粘性流体。
如果在流体的运动过程中，流体的可压缩性和粘性都处于极为次要的地位，就可以把流体看作是理想流体。
流体力学ppt
概念引入： 概念引入：
位置水头 ：z 压强水头 ：p/γ 测压管水头 ：z+p/γ=C 同一容器内静止液体中， 同一容器内静止液体中， 测压管水头均相等。 测压管水头均相等。
三、压强的表示方法和度量单位
1、表示方法
（1）绝对压强Pj：以绝对真空为零点。 绝对压强P 以绝对真空为零点。 相对压强P 以大气压P 为零点。 （2）相对压强P： 以大气压Pa为零点。 工程中，通常采用相对压强， 可正可负。 工程中，通常采用相对压强，P可正可负。 绝对压强与相对压强的关系： 绝对压强与相对压强的关系：P=Pj–Pa P 为正值时： 称为正压（表压， P为正值时：Pj>Pa，称为正压（表压，即压力表 读数）。 读数）。 为负值时： 称为负压（ P为负值时：Pj<Pa，称为负压（负压的绝对值称 真空度，即真空表读数）。 真空度，即真空表读数）。 真空度（只能是正值） 真空度（只能是正值）：Pk=Pa-Pj=-P
§1－1 流体的主要力学性质 －
一、惯性
定义：惯性是物体维持原有运动状态的性质。 定义：惯性是物体维持原有运动状态的性质。 质量：表征惯性的物理量。 质量：表征惯性的物理量。 流体的质量：常以密度来反映。 流体的质量：常以密度来反映。 密度：对于均质流体， 密度：对于均质流体，单位体积的质量称为密度 ρ = m /V ，即： 重度：对于均质流体， 重度：对于均质流体，单位体积的流体所受的重 力称为流体的重力密度，简称重度。 力称为流体的重力密度，简称重度。 即：
h= p
γ
一标准大气压： 一标准大气压： 三种压强换算关系： 三种压强换算关系： 压强换算关系
101325 N / m 2 h= = 10.33m 3 9807 N / m
流体力学名词解释
流体力学：是力学的一个分支，主要研究流体的各种运动特性，在各种里的作用下流体的运动规律，以及流体与其他界面（固体壁面，不同密度的流体等）由于存在相对运动时的相互作用。
惯性：是物体保持原有运动状态的性质质量：是用来度量物体惯性大小的物理量。
、粘性：反映流体客服外界切向力的物理属性。
气蚀：如这种运动是周期的，将对固体表面产生疲劳并导致剥落，这种现象称为气蚀。
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及其微小的张力，这种张力称表面张力。
表面力：是通过直接接触，施加在接触面上的力，它正比于接触面面积，通常用单位面积上所受的力表示应力。
质量力：作用在隔离体内每个流动质点上的力称为质量力。
流体静力学：是研究流体处于静止或相对静止状态下的力学规律。
等压面：压强相等的空间点构成的面称为等压面绝对压强：以无物质分子存在的或虽存在但处于绝对静止状态下的压强为起算点，所表示的压强为绝对压强。
相对压强：以当地同高程的大气压强为起算点，所表示的压强为相对压强。
恒定流：在流场中，任意空间位置上运动参数都不随时间而改变，即对时间的偏导数等于零，这种流动称为恒定流。
非恒定流：在流场中，任意空间位置上只要存在某一运动参数是时间的函数，即对时间的偏导数不等于零，这种流动称为非恒定流。
流线：在流场中，流线是一条瞬时曲线，在曲线上每一点的切线方向代表该点的流速方向，流线是由无限多个流体质点组成的。
迹线：在流场中，迹线是由一个流体质点随着时间的推移在空间中所勾画的曲线，即为流体质点的轨迹线。
流管：在流场中任意取一非流线的封闭曲线，通过该曲线上的每一点作流场的流线，这些流线所构成的一封闭管状曲面称为流管。
过流断面:在流束上作与流线正交的横断面称为过流断面。
元流：当流束的过流断面为微元时，该流束称为元流。
总流：总流是由无数元流组成的流束，断面上各点的运动参数一般不相等。
流量：单位时间通过某一过流断面的流体体积或质量称为该断面的流量。
流体力学
二.理想流体的稳定流动
1.理想流体:绝对不可压缩,完全没有粘滞性的流体. 2.稳定流动:流体质点通过空间任一固定点的流速不随时间 变化的流动. 3.流线:在流体空间作一些曲线,曲线上各点的切线方向都与 流体质点通过该点的流速方向一致,这些曲线称流线.
0 R
P P2 2 讨论：r o, vm 1 R , r增大，v减小， 4l r R, v 0
2.求 Q
取面积元如图，则
dQ v(r ) dS v(r )2rdr P P2 1 ( R 2 r 2 )2rdr 4l ( P P2 ) R 2 Q 1 ( R r 2 )rdr 0 2l
伯努利方程中各项的物理意义：
将方程两边同乘小流块体积
1 PV Vv 2 Vgh 恒量 2 1 PV mv 2 mgh 恒量 2
1 V 2 单位体积流体的动能； 2
由此可知：P：单位体积流体的压强能；
gh 单位体积流体的势能
伯努利方程表述：
“理想流体稳定流动时，同一细流管中，任一 截面处，单位体积内的动能、势能及压强之和 保持不变，即单位体积内总能量是一恒量。”
结合连续性原理：
“同一流管中，截面积小处流速大压强小；截面积 大处流速小压强大”。
二、伯努利方程的应用 1.小孔流速
一大蓄水池,下面开一小孔放水.设水面到小孔中 心的高度为h ,求小孔处的流速vB . 在水中取一流线,在该流线上取自由液面处一点A及 小孔处B点,应用伯努利方程 A
1 1 2 2 PA v A ghA PB vB ghB 2 2
dr dv p1 p2 r 2rl dr dv p1 p2 r 可见：随半径r增大，速度变化率增大 dr 2l p1 p2 rdr dv 2l
流体力学全部总结
（二）图解法
适用范围：规则受压平面上的静水总压力及其作用点的求解 原理：静水总压力大小等于压强分布图的体积，其作用 线通过压强分布图的形心，该作用线与受压面的交点便 是总压力的作用点（压心D）。
液体作用在曲面上的总压力
一、曲面上的总压力 • 水平分力Px
Px dPx hdAz hc Az pc AZ
z1
p1 g
u12 2g
z2
p2 g
u2 2 2g
上式被称为理想流体元流伯诺里方程 ，该式由瑞士物理学家 D.Bernoulli于1738年首先推出，称伯诺里方程 。
应用条件：恒定流 不可压缩流体 质量力仅重力 微小流束（元流）
三、理想流体元流伯诺里方程的物理意义与几何意义
几何意义
p x p y p z pn
X
流体平衡微分方程 （欧拉平衡方程）
1 p x 1 p y 1 p z
Y Z
0 0 0
物理意义：处于平衡状态的流体，单位质量流体所受的表面力分量与质量
力分量彼此相等。压强沿轴向的变化率（ p , p , p ）等于该轴向单位体积上的 x y z 质量力的分量（X, Y, Z）。
u x x
u y y
u z z
0
适用范围：理想流体恒定流的不可压缩流体流动。
二、恒定总流连续性方程
取一段总流，过流断面面积为A1和A2；总流中 任取元流，过流断面面积分别为dA1和dA2，流速为 恒定流时流管形状与位置不随时间改变； u1和u2
考虑到： 不可能有流体经流管侧面流进或流出； 流体是连续介质，元流内部不存在空隙；
第三节 连续性方程
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流体力学
流体力学
（专业代码：080103授予….学…硕士.学位）
一、培养目标
具有正确的政治方向、优良的品德和学风、健康的身体，具备坚实的流体力学基础理论和比较系统的专门知识，掌握流体力学实验技能和计算方法；能较熟练地掌握一门外语，阅读本学科外文资料，并能独立进行流体力学专业的科学研究。
毕业后可胜任流体力学学科或相邻学科的教学、科研、技术开发与维护工作，解决港口海岸、土木水利、能源化工等工程中遇到的流体力学问题。
二、学科、专业及研究方向简介
流体力学是研究各种静止和运动条件下流体规律的科学。
现代流体力学主要的研究手段包括实验研究、理论分析以及数值计算，涉及的研究领域非常广泛。
本学科点多年来主要研究的领域有：非线性波浪与物体的相互作用理论及计算；波浪与海工结构物相互作用理论与数值模拟；流体力学的计算方法；哈密
顿体系在流体力学中的应用；斯托克斯流的一般理论及解析解；污染物质在不饱和土壤中迁移的实验与数值模拟；流动过程中流体的混合以及质量、热量传递过程的强化技术；非定常管流的数值模拟；湍流的数值模拟；流体流动稳定性分析等。
主要研究方向及其内容：
1). 计算流体力学：包括流体力学有限元法、有限体积法、边界元法以及在工程中的应用
2). 流体与固体耦合力学分析：包括流固耦合中的本征值方法和摄动法
3). 流体力学中的辛体系：包括流体力学中的哈密顿体系，计算流体力学中的辛数值方法和本征值展开法
4). 非线性水波理论及数值方法：包括哈密顿体系下的非线性浅水波理论，间断问题的数值方法
5). 流动的稳定性分析及湍流模拟：包括管道流动，明渠流动
6). 流体的混沌混合和质热传递强化技术：包括流动的不稳定性机理及热质传递过程强化机理
7). 港口海岸工程：包括波浪与海工结构物相互作用理论与数值模拟
三、培养方式及学习年限
1、培养方式：系统理论学习与科学研究相结合；指导教师个别指导与研究室集体培养相结合；讲课、讨论和自学相结合。
充分发挥导师的指导作用和教研室的集体培养作用，注重研究生自学、独立工作和创新能力的培养。
2、学习年限培养计划一般按两年半安排，学习年限不超过三年。
四、课程设置与学分
实行学分制，学分要求: 公共必修课程(政治+外语) 8学分，
学科专业课程不少于24= 14(必修)+10(选修)]学分，
总学分不少于32。
具体课程设置见附表。
五、科学研究及学位论文要求
学位论文工作是全面培训硕士生树立严谨的科学作风、掌握科学研究的基本方法和培养独立工作能力的重要环节。
论文研究工作应注重培养硕士生文献查阅与综合能力、理论分析与计算能力、实验操作能力、归纳
总结能力、目标凝练能力等，并应特别注重培养和提高独立工作能力和开拓创新的能力。
学位论文题目应在导师指导下于第二学期末或第三学期初(二年制应在第二学期开题)确定，并由硕士生在研究室或一级学科范围内作选题及预研报告，广泛听取意见。
论文选题应着重选择对国民经济和科学发展具有实用价值或理论意义的课题，应具有先进性。
硕士生应在导师指导下制定论文工作计划，计划经导师和研究室审核同意后实施。
在学位论文工作期间，研究生院和学院定期组织检查，由硕士生本人汇报阶段性论文工作。
学位论文必须由硕士生在导师指导下独立完成。
要求资料可靠，理论正确、思路清晰，对所研究专业和方向的最新成就有所了解，对所研究的课题有新的见解，并在该研究方向上有新的研究成果。
按照《中华人民共和国学位条例》和《大连理工大学硕士学位和博士学位授予工作细则》的规定和要求进行学位论文评阅答辩，答辩通过者，经系（院）学位评定分委员会讨论通过，报校学位评定委员会批准，授予硕士学位。
六、参考书目及相关重要学术期刊
1.主要参考书目
R.B.伯德，W.E.斯图瓦特，E.N.莱特富特著，戴干策，戎顺熙，石炎福译，传递现象，化学工业出版社，2004
戴干策，陈敏恒著，化工流体力学，化学工业出版社，1988
张兆顺，崔桂香著，流体力学，清华大学出版社，2006
张廷芳著，计算流体力学，大连理工大学出版社，1992
邹志利著，水波理论及其应用，科学出版社，2005
G.K.巴切勒著，沈青，贾复译，流体动力学引论，科学出版社，1997
陆金甫，关治著，偏微分方程数值解法，清华大学出版社，2004
王英，谢晓晴，李海英著，流体力学实验，中南大学出版社，2005
2.重要学术期刊
Heat and Mass Transfer
Journal of Fluid Mechanics
Journal of Hydrolytic Engineering
Journal of Hydrolytic Research
Journal of Fluids of Structures
Journal of Applied Mathematics and Mechanics Physics of Fluid
Computers and Fluids
International Journal of Heat & Mass Transfer
International Journal of Numerical Method in Fluids
Coastal Engineering
Ocean Engineering
计算力学学报
水动力学进展
中国科学
七、跨专业考入的研究生需补修本专业的2-6门大学本科主干课程目录
1）理论力学
2）流体力学
3）有限元法
4）偏微分方程的数值方法
附：课程设置表
研究生课程设置的基本框架（总学分不低于32 分；
学位必修课不低于24分）
课程性质课程属性课程编号课程名称学时学分开课学期考核方式
学位
必修课22分) 公共基础课
20140011
22030001
20140012
20140013
第一外国语：英语
专业英语
第一外国语：日语
第一外国语：俄语
96
32
192
96
4
1
5
5
1或2
3
1-2
1
考试
考试
考试20120002
20120003
自然辩证法
科学社会主义理论与实践
32
16
2
1
1或2
1或2
考试
考试专业必修课
21030022
连续介质力学
Continuum Mechanics
64 4 1 考试
21030062
流体力学
Fluid Mechanics
48 3 1 考试
21030016
计算流体力学
Computational Fluid
Mechanics
64 4 2 考试
21030063
实验流体力学
Experimental Fluid
Mechanics
48 3 1 考试
20020011
近代物理实验(工科)
(公共基础课, 必选)
16 1 1
22030064
工程流体力学计算与分析
Computation and Analysis
of Engineering Fluid
Dynamics
32 2 2
22030065
传质与传热学
Heat and Mass Transfer
32 2 2
湍流理论与数值模拟
注：（1）“矩阵与数值分析”，“数理方程”为数学系硕士课程；
（2）“燃烧学”, “计算传热学”为能源学院硕士课程；
（3）“流体网络分析与综合”, “波浪对海上工程的作用”，“模型试验与量测技术”, “波浪理论”
为水土学院硕士课程；
（4）课程设置表中的选修课可以跨学科选修；。