第一篇：流體力學(xué)概念總結(jié)

第一章 緒

論

1.工程流體力學(xué)的研究對象：工程流體力學(xué)以流體（包括液體和氣體）為研究對象，研究流體宏觀的平衡和運動的規(guī)律，流體與固體壁面之間的相互作用規(guī)律，以及這些規(guī)律在工程實際中的應(yīng)用。

第二章 流體的主要物理性質(zhì)

1.★流體的概念：凡是沒有固定的形狀，易于流動的物質(zhì)就叫流體。

2.★流體質(zhì)點：包含有大量流體分子，并能保持其宏觀力學(xué)性能的微小單元體。

3.★連續(xù)介質(zhì)的概念：在流體力學(xué)中，把流體質(zhì)點作為最小的研究對象，從而把流體看成是：

1)由無數(shù)連續(xù)分布、彼此無間隙地；

2)占有整個流體空間的流體質(zhì)點所組成的介質(zhì)。

4.密度：單位體積的流體所具有的質(zhì)量稱為密度，以ρ表示。5.重度：單位體積的流體所受的重力稱為重度，以γ表示。

6.比體積：密度的倒數(shù)稱為比體積，以υ表示。它表示單位質(zhì)量流體所占有的體積。

7.流體的相對密度：是指流體的重度與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下4℃純水的重度的比值，用d表示。

8.★流體的熱膨脹性：在一定壓強下，流體體積隨溫度升高而增大的性質(zhì)稱為流體的熱膨脹性。9.★流體的壓縮性：在一定溫度下，流體體積隨壓強升高而減少的性質(zhì)稱為流體的壓縮性。10.可壓縮流體： ρ隨T 和p變化量很大，不可視為常量。11.不可壓縮流體：ρ隨T 和p變化量很小，可視為常量。

12.★流體的粘性：流體流動時，在流體內(nèi)部產(chǎn)生阻礙運動的摩擦力的性質(zhì)叫流體的粘性。

13.牛頓內(nèi)摩擦定律：牛頓經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，流體運動產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力與沿接觸面法線方向的速度變化（即速度梯度）成正比，與接觸面的面積成正比，與流體的物理性質(zhì)有關(guān)，而與接觸面上的壓強無關(guān)。這個關(guān)系式稱為牛頓內(nèi)摩擦定律。

14.非牛頓流體：通常把滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體，此時不隨d?/dn而變化，否則稱為非牛頓流體。

15.動力粘度μ ：動力粘度表示單位速度梯度下流體內(nèi)摩擦應(yīng)力的大小，它直接反映了流體粘性的大小。

16.運動粘度ν ：在流體力學(xué)中，動力粘度與流體密度的比值稱為運動粘度，以ν表示。

17.實際流體：具有粘性的流體叫實際流體（也叫粘性流體），18.理想流體：就是假想的沒有粘性（μ= 0）的流體

第三章

流體靜力學(xué)

1.★流體的平衡：（或者說靜止）是指流體宏觀質(zhì)點之間沒有相對運動，達(dá)到了相對的平衡。2.★絕對靜止：流體對地球無相對運動，也稱為重力場中的流體平衡。

3.★相對平衡：流體整體對地球有相對運動，但流體對運動容器無相對運動，流體質(zhì)點之間也無相對運動，這種靜止或叫流體的相對靜止★：體積力：作用于流體的每一個流體質(zhì)點上，其大小與流體所具有的質(zhì)量成正比的力。在均質(zhì)流體中，質(zhì)量力與受作用流體的體積成正比，因此又叫。4.★表面力：表面力是作用于被研究流體的外表面上，其大小與表面積成正比的力。5.★壓強：在靜止或相對靜止的流體中，單位面積上的內(nèi)法向表面力稱為壓強。

6.等壓面：在靜止流體中，由壓強相等的點所組成的面。7.★位置水頭（位置高度）：流體質(zhì)點距某一水平基準(zhǔn)面的高度。8.壓強水頭（壓強高度）：由流體靜力學(xué)基本方程中的p/（? g）得到的液柱高度。9.★靜力水頭：位置水頭z和壓強水頭p/（? g）之和。

10.壓強勢能：流體靜力學(xué)基本方程中的p/?項為單位質(zhì)量流體的壓強勢能。11.★淹深：自由液面下的深度。12.大氣壓強（pa）：由地球表面上的大氣層產(chǎn)生的壓強。13.國際標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強（patm）：將地球平均緯度（北緯45o）,海平面z=0處，溫度為15oC時的壓強平均值。定義為國際標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強。且patm=101325Pa。

14.流體靜壓強的表示方法：

1)表壓強：表壓強是以大氣壓強為基準(zhǔn)算起的壓強，以pb表示。2)絕對壓強：以絕對真空為基準(zhǔn)算起的壓強叫絕對壓強，以pj表示。15.真空度：低于大氣壓強，負(fù)的表壓強稱為真空度，以pz 表示。

16.面積矩：為平面A 繞通過o點的ox軸的面積矩。

17.壓力中心：總壓力的作用點。

18.★壓力體：是所研究的曲面與通過曲面周界的垂直面和液體自由表面或其延伸面所圍成的封閉空間。

流體運動學(xué)基礎(chǔ)

1.★流場：運動流體所充滿的空間稱為流場。

2.拉格朗日坐標(biāo)：在某一初始時刻t0，以不同的一組數(shù)（a,b,c）來標(biāo)記不同的流體質(zhì)點，這組數(shù)（a,b,c）就叫拉格朗日變數(shù)。或稱為拉格朗日坐標(biāo)。

3.歐拉法：以數(shù)學(xué)場論為基礎(chǔ)，著眼于任何時刻物理量在場上的分布規(guī)律的流體運動描述方法。4.★歐拉坐標(biāo)（歐拉變數(shù)）：歐拉法中用來表達(dá)流場中流體運動規(guī)律的質(zhì)點空間坐標(biāo)（x,y,z）與時間t變量稱為歐拉坐標(biāo)或歐拉變數(shù)。

5.★控制體：流場中用來觀察流體運動的固定空間區(qū)域。6.控制面：控制體的表面。

7.★定常流動：若流場中流體的運動參數(shù)（速度、加速度、壓強、密度、溫度、動能、動量等）不隨時間而變化，而僅是位置坐標(biāo)的函數(shù)，則稱這種流動為定常流動或恒定流動。

8.★非定常流動：若流場中流體的運動參數(shù)不僅是位置坐標(biāo)的函數(shù)，而且隨時間變化，則稱這種流動為非定常流動或非恒定流動。

9.★均勻流動：若流場中流體的運動參數(shù)既不隨時間變化，也不隨空間位置而變化，則稱這種流動為均勻流動。

10.一維流動：流場中流體的運動參數(shù)僅是一個坐標(biāo)的函數(shù)。11.二維流動：流場中流體的運動參數(shù)是兩個坐標(biāo)的函數(shù)。

12.三維流動：流場中流體的運動參數(shù)依賴于三個坐標(biāo)時的流動。13.★跡線：流場中流體質(zhì)點的運動軌跡稱為跡線。

14.★流線：流線是流場中的瞬時光滑曲線，在曲線上流體質(zhì)點的速度方向與各該點的切線方向重合。15.駐點：速度為0的點；

16.奇點：速度為無窮大的點（源和匯）；流線相切的點。

17.★流管：在流場中任取一不是流線的封閉曲線L，過曲線上的每一點作流線，這些流線所組成的管狀表面稱為流管。

18.★流束：流管內(nèi)部的全部流體稱為流束。

19.★總流：如果封閉曲線取在管道內(nèi)部周線上，則流束就是充滿管道內(nèi)部的全部流體，這種情況通常稱為總流。

20.微小流束：封閉曲線極限近于一條流線的流束

21.★過流斷面：流束中處處與速度方向相垂直的橫截面稱為該流束的過★流斷面。22.★流量：單位時間內(nèi)通過某一過流斷面的流體量稱為流量。

23.體積流量：單位時間內(nèi)通過某一過流斷面的流體體積稱為體積流量，以 qv表示

24.質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)通過某一過流斷面的流體質(zhì)量稱為稱為質(zhì)量流量，以qm表示。

25.★平均流速：常把通過某一過流斷面的流量qv與該過流斷面面積 A相除，得到一個均勻分布的速度?。

26.層流（滯流）：不同徑向位置的流體微團(tuán)各以確定的速度沿軸向分層運動，層間流體互不摻混。27.湍流（湍流）：各層流體相互摻混，流體流經(jīng)空間固定點的速度隨時間不規(guī)則地變化，流體微團(tuán)以較高的頻率發(fā)生各個方向的脈動

28.黏性：在運動的狀態(tài)下，流體所產(chǎn)生的抵抗剪切變形的性質(zhì)

29.分子不規(guī)則熱運動： 相鄰兩層流體動量不同

30.分子動量傳遞： 相鄰兩流體層具有相互作用

31.剪切力：內(nèi)摩擦力是流體內(nèi)部相鄰兩流體層的相互作用力，稱為剪切力； 32.剪切應(yīng)力：單位面積上所受到的剪力稱為剪切應(yīng)力

33.無滑移：緊貼板表面的流體與板表面之間不發(fā)生相對位移，稱為無滑移

34.流體的黏度：作用于單位面積上的力正比于在距離y內(nèi)流體速度的減少值，此比例系數(shù)μ稱為流體的黏度。

35.邊界層：存在速度梯度的區(qū)域即為邊界層（影響僅限于壁面附近的薄層，即邊界層，離開表面較遠(yuǎn)的區(qū)域，則可視為理想流體。）

36.邊界層：當(dāng)實際流體沿固體壁面流動時，緊貼壁面處存在非常薄的一層區(qū)域 37.邊界層厚度： 流體速度達(dá)到來流速度99％時的流體層厚度 38.形體阻力：物體前后壓強差引起的阻力

流體動力學(xué)基礎(chǔ)

1.2.3.4.5.6.7.★緩變流動：流線間夾角很小，流線曲率很小，即流線幾乎是一些平行直線的流動。

★緩變過流斷面：如果在流束的某一過流斷面上的流動為緩變流動，則稱此斷面為緩變過流斷面 流體的動量定理可以表述為：系統(tǒng)的動量對于時間的變化率等于作用在系統(tǒng)上的外力和 流體速度：由牽連速度uc=ωr和相對速度ur組成V=uc+ ur 動壓：總壓與靜壓之差，運動流體密度和速度平方積之半 靜壓：運動流體的當(dāng)?shù)貕簭姟？倝海簹饬髦徐o壓與動壓之和

第七章

流體在管路中的流動

1.層流：流體中液體質(zhì)點彼此互不混雜，質(zhì)點運動軌跡呈有條不紊的線狀形態(tài)的流動。

2.湍流：流體中任意一點的物理量均有快速的大幅度起伏，并隨時間和空間位置而變化，各層流體間有強烈混合。

3.上下臨界流速：流動型態(tài)轉(zhuǎn)變時，水流的斷面平均流速稱為臨界流速，把從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r的叫上臨界流速，而把紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的叫下臨界流速。4.水力半徑：過水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值。

5.雷諾數(shù)：在流體運動中慣性力對黏滯力比值的無量綱數(shù)Re=UL/ν。其中U為速度特征尺度，L為長度特征尺度，ν為運動學(xué)黏性系數(shù)。

6.能頭損失：如果管道內(nèi)的水是流動的，必定有一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能而“消滅”，也就是丟失了一部分水壓（或稱揚程），這是客觀事物的反映，是水流運動的必然規(guī)律。通常我們將這種能量轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象，稱之為能量損失（或稱水力損失，水頭損失）。它以米為計算單位。7.沿程阻力：流體在均勻流段上產(chǎn)生的流動阻力，也稱為摩擦阻力

8.局部阻力：由于流體速度或方向的變化，導(dǎo)致流體劇烈沖擊，由于渦流和速度重新分布而產(chǎn)生的阻力。

9.時均速度：如取時間間隔T，瞬時速度在T時間內(nèi)的平均值稱為時間平均速度，簡稱時均速度。10.水力光滑管：就是不考慮沿程損失的管道 里面的水流為均勻流。11.水力粗糙管： 12.水力光滑流動：當(dāng)粘性底層的厚度S大于管壁的絕對粗糙度動．管壁的凹凸不平部分完全被粘性底層所覆蓋，湍流核心區(qū)與凸起部分不接觸，流動不受管壁粗糙度的影響，因而流動的能量損失也不受管壁粗糙度的影響，這時的管道稱為水力光滑管，這種流動稱為水力光滑流動。

13.水力粗糙流動：當(dāng)粘性底層的厚度小于管壁的絕對粗糙度面時，管壁的凹凸不平部分完全暴露在粘性底層之外，湍流核心區(qū)與凸起部分相接觸，流體沖擊在凸起部分，不斷產(chǎn)生新的旋渦，加劇紊亂程度，增大能量損失，流動受管壁粗糙度的影響，這時的管道稱為水力粗糙管，這種流動稱為水力粗糙的流動。

14.水力長管：管路中流體流動的局部能量損失與速度損失之和與沿程能量損失相比所占比例很小（一般小于沿程損失的5％～10％），常常不計局部損失和速度水頭，這樣的管路稱為水力長管。15.水力短管：在總水頭損失中，局部損失與速度水頭之和以及沿程損失均占相當(dāng)?shù)谋壤疾荒芎雎裕@種管路稱為水力短管。

16.臨界雷諾數(shù)：由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r的雷諾數(shù)稱臨界雷諾數(shù)，一般用 Re

cr 表示。

17.混合長度：流體質(zhì)點橫向摻混過程中，存在與氣體分子自由行程相當(dāng)?shù)男谐蘬,而不與其它質(zhì)點相碰撞，l稱為混合長度。

第八章

孔口出流

1.孔口出流：流體流經(jīng)孔口的流動現(xiàn)象。

2.★薄壁孔口：如果液體具有一定的流速，能形成射流，且孔口具有尖銳的邊緣，此時邊緣厚度的變化對于液體出流不產(chǎn)生影響，出流水股表面與孔壁可視為環(huán)線接觸，這種孔口稱為薄壁孔口 3.★厚壁孔口：如果液體具有一定的速度，能形成射流，此時雖然孔口也具有尖銳的邊緣，射流亦可以形成收縮斷面，但由于孔壁較厚，壁厚對射流影響顯著，射流收縮后又?jǐn)U散而附壁，這種孔口稱為厚壁孔口或長孔口，有時也稱為管嘴

4.★流速系數(shù)Cv：流速系數(shù)物理意義：實際流速與理想流速之比

5.★流量系數(shù) Cd = CcCv 流量系數(shù)的物理意義就是實際流量與理論流量之比

6.★阻力系數(shù)：按某一特征面積計算的單位面積的阻力與單位體積來流動能的無因次比值。

7.收縮斷面：薄壁孔口邊緣尖銳，而流線又不能突然轉(zhuǎn)折，經(jīng)過孔口后射流要發(fā)生收縮，在孔口下游附近的c-c斷面處，射流斷面積達(dá)到最小處的過流斷面。以Cc表示。8.★收縮系數(shù)：收縮斷面面積與孔口的幾何斷面積之比，即 Cc = Ac/A。9.小孔口：以孔口斷面上流速分布的均勻性為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果孔口斷面上各點的流速是均勻分布的，則稱為小孔口。

10.大孔口：如果孔口斷面上各點的流速相差較大，不能按均勻分布計算，則稱為大孔口 11.自由出流：以出流的下游條件為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果流體經(jīng)過孔口后出流于大氣中時，稱為自由出流； 12.淹沒出流：如果出流于充滿液體的空間，則稱為淹沒出流。

13.★完全收縮：孔口距離器壁很遠(yuǎn)，因此器壁對孔口的收縮情況毫無影響，這種收縮稱為完全收縮 14.非完全收縮：孔口四周都有收縮，但某一邊距離器壁較近，其收縮情況受到器壁的影響，因而這種收縮稱為非完全收縮

15.★部分收縮：有的邊根本不收縮，只有部分邊有收縮，因而稱為部分收縮 16.水擊波的傳播過程（考）

水擊以波的形式傳播，稱為水擊波。

第一階段：增壓波從閥門向管道進(jìn)口傳播。設(shè)閥門在時間t=0瞬時關(guān)閉，增壓波從閥門向管道進(jìn)口傳播，波到之處水停止流動，壓強增至P0+△P；未傳到之處，水仍以V0流動，壓強為P0。如以c表示水擊波的傳播速度，在t=l/c，水擊波傳到管道進(jìn)口，全管壓強均為P0+△P，處于增壓狀態(tài)。

第二階段：減壓波從管道進(jìn)口向閥門傳播。時間t=l/c（第一階段末，第二階段開始），管內(nèi)壓強P0+△P大于進(jìn)口外側(cè)靜水壓強P0，在壓強差△P作用下，管道內(nèi)緊靠進(jìn)口的水以流速—V0（負(fù)號表示與原流速V0的方向相反）向水池倒流，同時壓強恢復(fù)為P0：于是又同管內(nèi)相鄰的水體出現(xiàn)壓強差，這樣水自管道進(jìn)口起逐層向水池倒流。這個過程相當(dāng)于第一階段的反射波，在t=2l/c減壓波傳至閥門斷面，全管壓強為P0：恢復(fù)原來狀態(tài)。

第三階段：減壓波從閥門向管道進(jìn)口傳播。時間t=21/c，因慣性作用，水繼續(xù)向水池倒流，因閥門處無水補充，緊靠閥門處的水停止流動，流速由—V0變?yōu)榱悖瑫r壓強降低△P，隨之后續(xù)各層相繼停止流動，流速由—V0變?yōu)榱悖瑝簭娊档汀鱌。在t=31/c，減壓波傳至管道進(jìn)口，全管壓強為P0—△P，處于減壓狀態(tài)。

第四階段：增壓波從管道進(jìn)口向閥門傳播。時間t=31/c，管道進(jìn)口外側(cè)靜水壓強P0大于管內(nèi)壓強P0—△P，在壓強差△P作用下，水以速度V0向管內(nèi)流動，壓強自進(jìn)口起逐層恢復(fù)為P0在t=41/c，增壓波傳至閥門斷面，全管壓強為P0；恢復(fù)為閥門關(guān)閉前的狀態(tài)。此時因慣性作用，水繼續(xù)以流速V0流動，受到閥門阻止，于是和第二階段開始時，閥門瞬時關(guān)閉的情況相同，發(fā)生增壓波從閥門向管道進(jìn)口傳播，重復(fù)上述四個階段。

至此，水擊波的傳播完成了二個周期。在一個周期內(nèi)，水擊波由閥門傳到進(jìn)癿再由進(jìn)口傳至閥門，共往返兩次，往返二次所需時間t=21/c稱為相或相長。實際上水擊波傳播速度很快，前述各階段是在極短時間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行的。

17.防止水擊危害的措施（考）

① 限制流速式、都表明，水擊壓強與管道中流速V0成正比，減小流速便可減小水擊壓強△P，因此一般給水管網(wǎng)中，限制V0＜3m/s。.② 控制閥門關(guān)閉或開啟時問控制閥門關(guān)閉或開啟時間，以避免直接水擊，也可減小間接水擊壓強。③ 縮短管道長度、采用彈性模量較小材質(zhì)的管道、縮短管長，即縮短了水擊波相長，可使直接水擊變?yōu)殚g接水擊，也可降低間接水擊壓強；采用彈性模量較小的管材，使水擊波傳播速度減緩，從而降低直接水擊壓強。

④ 設(shè)置安全閥，進(jìn)行水擊過載保護(hù)。18.離心泵的組成和工作原理（考）

離心泵由泵殼（又稱蝸殼），帶葉片的葉輪（工作輪）以及泵軸等部件構(gòu)成。泵殼與壓水管相連，在葉輪入口處與吸水管連接，構(gòu)成離心泵裝置系統(tǒng)。

工作原理：離心泵啟動前，使泵體和吸水管內(nèi)充滿水，啟動后葉輪高速轉(zhuǎn)動，葉輪內(nèi)的水在葉輪帶動下旋轉(zhuǎn)，獲得能量，同時沿離心方向流出葉輪，進(jìn)入泵殼。在泵殼內(nèi)，水的一部分動能轉(zhuǎn)化為壓能，經(jīng)壓水管送出。與此同時，葉輪入口處形成真空，在大氣壓作用下，吸水池中的水被“吸”入水泵，使壓水、吸水過程得以連續(xù)進(jìn)行。從能量觀點看，水泵是一種轉(zhuǎn)化能量的水力機械，它把原動機的機械能轉(zhuǎn)化為被抽送液體的機械能。

第九章

明渠恒定均勻流

1.明渠：人工渠道和天然渠道。

2.明渠恒定流：當(dāng)明渠中水流的運動要素不隨時間而變時，稱為明渠恒定流。

3.明渠恒定均勻流：明渠恒定流中，如果流線是一簇平行直線，水深、斷面平均流速及流速分布均沿程不變，稱為明渠恒定均勻流。

4.底坡：明渠渠底縱向傾斜的程度稱為底坡等于渠底線與水平線夾角的正弦。

5.當(dāng)i、n、A一定時，使通過的流量Q最大的斷面形狀，或者使水力半徑R最大，即濕周χ最小的斷面形狀定義為水力最優(yōu)斷面。

6.梯形水力最佳斷面：b / h 值僅與邊坡系數(shù) m 有關(guān)。7.梯形水力最佳斷面的水力半徑等于水深的一半。8.邊坡系數(shù)m：反映渠道兩側(cè)傾斜程度。

9.棱柱體渠道：斷面形狀、尺寸及底坡沿程不變，同時又無彎曲渠道，稱為棱柱體渠道； 10.允許流速：渠道中的流速 V應(yīng)小于不沖允許流速, 渠道是的流速V 應(yīng)大于不淤流速

第十章

堰流和閘孔出流

1.2.3.4.堰流：頂部閘門完全開啟，閘門下緣脫離水面，水流從建筑物頂部自由下泄。

閘孔出流：頂部閘門部分開啟，水流受閘門控制而從建筑物頂部與閘門下緣間的孔口流出。側(cè)收縮系數(shù)：水流受閘墩墩頭約束影響引起收縮后的過水寬度與閘孔的實際寬度之比值。流量系數(shù)：將流量與水頭及過水?dāng)嗝婷娣e聯(lián)系起來的無因次系數(shù)。

第二篇：流體力學(xué)概念總結(jié)(打印版)

第一章 緒 論

工程流體力學(xué)的研究對象：工程流體力學(xué)以流體（包括液體和氣體）為研究對象，研究流體宏觀的平衡和運動的規(guī)律，流體與固體壁面之間的相互作用規(guī)律，以及這些規(guī)律在工程實際中的應(yīng)用。第二章 流體的主要物理性質(zhì)

*流體的概念：凡是沒有固定的形狀，易于流動的物質(zhì)就叫流體

*流體質(zhì)點：包含有大量流體分子，并能保持其宏觀力學(xué)性能的微小單元體。*連續(xù)介質(zhì)的概念：在流體力學(xué)中，把流體質(zhì)點作為最小的研究對象，從而把流體看成是

1）由無數(shù)連續(xù)分布、彼此無間隙地

2)占有整個流體空間的流體質(zhì)點所組成的介質(zhì)

密度：單位體積的流體所具有的質(zhì)量稱為密度，以ρ表示 重度：單位體積的流體所受的重力稱為重度，以γ表示

比體積：密度的倒數(shù)稱為比體積，以υ表示。它表示單位質(zhì)量流體所占有的體積 流體的相對密度:是指流體的重度與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下4℃純水的重度的比值，用d表示。

*流體的熱膨脹性:在一定壓強下，流體體積隨溫度升高而增大的性質(zhì)稱為流體的熱膨脹性。

*流體的壓縮性：在一定溫度下，流體體積隨壓強升高而減少的性質(zhì)稱為流體的壓縮性

可壓縮流體： ρ隨T 和p變化量很大，不可視為常量 不可壓縮流體：ρ隨T 和p變化量很小，可視為常量。

*流體的粘性：流體流動時，在流體內(nèi)部產(chǎn)生阻礙運動的摩擦力的性質(zhì)叫流體的粘性。

牛頓內(nèi)摩擦定律：牛頓經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，流體運動產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力與沿接觸面法線方向的速度變化（即速度梯度）成正比，與接觸面的面積成正比，與流體的物理性質(zhì)有關(guān)，而與接觸面上的壓強無關(guān)。這個關(guān)系式稱為牛頓內(nèi)摩擦定律。

非牛頓流體：通常把滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體，此時不隨d?/dn而變化，否則稱為非牛頓流體。

動力粘度μ ：動力粘度表示單位速度梯度下流體內(nèi)摩擦應(yīng)力的大小，它直接反映了流體粘性的大小

運動粘度ν ：在流體力學(xué)中，動力粘度與流體密度的比值稱為運動粘度，以ν表示。

實際流體：具有粘性的流體叫實際流體（也叫粘性流體），理想流體：就是假想的沒有粘性（μ= 0）的流體 第三章 流體靜力學(xué) *流體的平衡：（或者說靜止）是指流體宏觀質(zhì)點之間沒有相對運動，達(dá)到了相對的平衡。

*絕對靜止：流體對地球無相對運動，也稱為重力場中的流體平衡。

*相對平衡：流體整體對地球有相對運動，但流體對運動容器無相對運動，流體質(zhì)點之間也無相對運動，這種靜止或叫流體的相對靜止或叫流體的相對平衡 質(zhì)量力：作用于流體的每一個流體質(zhì)點上，其大小與流體所具有的質(zhì)量成正比的力。在均質(zhì)流體中，質(zhì)量力與受作用流體的體積成正比，因此又叫體積力。*表面力：表面力是作用于被研究流體的外表面上，其大小與表面積成正比的力。*壓強：在靜止或相對靜止的流體中，單位面積上的內(nèi)法向表面力稱為壓強。等壓面：在靜止流體中，由壓強相等的點所組成的面。*位置水頭（位置高度）：流體質(zhì)點距某一水平基準(zhǔn)面的高度。壓強水頭（壓強高度）：由流體靜力學(xué)基本方程中的p/(? g)得到的液柱高度。*靜力水頭：位置水頭z和壓強水頭p/(? g)之和。

壓強勢能：流體靜力學(xué)基本方程中的p/?項為單位質(zhì)量流體的壓強勢能。*淹深：自由液面下的深度。大氣壓強(pa）：由地球表面上的大氣層產(chǎn)生的壓強。國際標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(patm）：將地球平均緯度（北緯45o）,海平面z=0處，溫度為15oC時的壓強平均值。定義為國際標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強。且patm=101325Pa。流體靜壓強的表示方法

1）表壓強：表壓強是以大氣壓強為基準(zhǔn)算起的壓強，以pb表示。2）絕對壓強：以絕對真空為基準(zhǔn)算起的壓強叫絕對壓強，以pj表示。真空度：低于大氣壓強，負(fù)的表壓強稱為真空度，以pz 表示。面積矩：為平面A 繞通過o點的ox軸的面積矩。壓力中心：總壓力的作用點。

*壓力體：是所研究的曲面與通過曲面周界的垂直面和液體自由表面或其延伸面所圍成的封閉空間。

第四章 流體運動學(xué)基礎(chǔ)

*流場：運動流體所充滿的空間稱為流場。

拉格朗日坐標(biāo)：在某一初始時刻t0，以不同的一組數(shù)（a,b,c）來標(biāo)記不同的流體質(zhì)點，這組數(shù)（a,b,c）就叫拉格朗日變數(shù)。或稱為拉格朗日坐標(biāo)。歐拉法：以數(shù)學(xué)場論為基礎(chǔ)，著眼于任何時刻物理量在場上的分布規(guī)律的流體運動描述方法。*歐拉坐標(biāo)（歐拉變數(shù)）：歐拉法中用來表達(dá)流場中流體運動規(guī)律的質(zhì)點空間坐標(biāo)(x,y,z)與時間t變量稱為歐拉坐標(biāo)或歐拉變數(shù)。*控制體：流場中用來觀察流體運動的固定空間區(qū)域。控制面：控制體的表面。

*定常流動：若流場中流體的運動參數(shù)（速度、加速度、壓強、密度、溫度、動能、動量等）不隨時間而變化，而僅是位置坐標(biāo)的函數(shù)，則稱這種流動為定常流動或恒定流動。

*非定常流動：若流場中流體的運動參數(shù)不僅是位置坐標(biāo)的函數(shù)，而且隨時間變化，則稱這種流動為非定常流動或非恒定流動。*均勻流動：若流場中流體的運動參數(shù)既不隨時間變化，也不隨空間位置而變化，則稱這種流動為均勻流動。

一維流動：流場中流體的運動參數(shù)僅是一個坐標(biāo)的函數(shù)。二維流動：流場中流體的運動參數(shù)是兩個坐標(biāo)的函數(shù)。

三維流動：流場中流體的運動參數(shù)依賴于三個坐標(biāo)時的流動。*跡線：流場中流體質(zhì)點的運動軌跡稱為跡線。

*流線：流線是流場中的瞬時光滑曲線，在曲線上流體質(zhì)點的速度方向與各該點的切線方向重合。駐點：速度為0的點；

奇點：速度為無窮大的點（源和匯）；流線相切的點。*流管：在流場中任取一不是流線的封閉曲線L，過曲線上的每一點作流線，這些流線所組成的管狀表面稱為流管。*流束：流管內(nèi)部的全部流體稱為流束。

*總流：如果封閉曲線取在管道內(nèi)部周線上，則流束就是充滿管道內(nèi)部的全部流體，這種情況通常稱為總流。

微小流束：封閉曲線極限近于一條流線的流束

*過流斷面：流束中處處與速度方向相垂直的橫截面稱為該流束的過*流斷面。*流量：單位時間內(nèi)通過某一過流斷面的流體量稱為流量。

體積流量：單位時間內(nèi)通過某一過流斷面的流體體積稱為體積流量，以 qv表示 質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)通過某一過流斷面的流體質(zhì)量稱為稱為質(zhì)量流量，以qm表示。

*平均流速：常把通過某一過流斷面的流量qv與該過流斷面面積 A相除，得到一個均勻分布的速度?。層流（滯流）：不同徑向位置的流體微團(tuán)各以確定的速度沿軸向分層運動，層間流體互不摻混。湍流（湍流）：各層流體相互摻混，流體流經(jīng)空間固定點的速度隨時間不規(guī)則地變化，流體微團(tuán)以較高的頻率發(fā)生各個方向的脈動

黏性：在運動的狀態(tài)下，流體所產(chǎn)生的抵抗剪切變形的性質(zhì) 分子不規(guī)則熱運動: 相鄰兩層流體動量不同 分子動量傳遞: 相鄰兩流體層具有相互作用

剪切力:內(nèi)摩擦力是流體內(nèi)部相鄰兩流體層的相互作用力，稱為剪切力； 剪切應(yīng)力：單位面積上所受到的剪力稱為剪切應(yīng)力

無滑移:緊貼板表面的流體與板表面之間不發(fā)生相對位移，稱為無滑移

流體的黏度:作用于單位面積上的力正比于在距離y內(nèi)流體速度的減少值，此比例系數(shù)μ稱為流體的黏度。

邊界層：存在速度梯度的區(qū)域即為邊界層

（影響僅限于壁面附近的薄層，即邊界層，離開表面較遠(yuǎn)的區(qū)域，則可視為理想流體。）

邊界層：當(dāng)實際流體沿固體壁面流動時，緊貼壁面處存在非常薄的一層區(qū)域 邊界層厚度： 流體速度達(dá)到來流速度99％時的流體層厚度 形體阻力：物體前后壓強差引起的阻力 第四章 流體動力學(xué)基礎(chǔ)

*緩變流動：流線間夾角很小，流線曲率很小，即流線幾乎是一些平行直線的流動。

*緩變過流斷面：如果在流束的某一過流斷面上的流動為緩變流動，則稱此斷面為緩變過流斷面

流體的動量定理可以表述為：系統(tǒng)的動量對于時間的變化率等于作用在系統(tǒng)上的外力和

流體速度:由牽連速度uc=ωr和相對速度ur組成V=uc+ ur 動壓：總壓與靜壓之差，運動流體密度和速度平方積之半 靜壓：運動流體的當(dāng)?shù)貕簭姟？倝海簹饬髦徐o壓與動壓之和 第七章 流體在管路中的流動 層流：流體中液體質(zhì)點彼此互不混雜，質(zhì)點運動軌跡呈有條不紊的線狀形態(tài)的流動。湍流：流體中任意一點的物理量均有快速的大幅度起伏，并隨時間和空間位置而變化，各層流體間有強烈混合

上下臨界流速：流動型態(tài)轉(zhuǎn)變時，水流的斷面平均流速稱為臨界流速，把從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r的叫上臨界流速，而把紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的叫下臨界流速。

水力半徑：過水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值。

雷諾數(shù)：在流體運動中慣性力對黏滯力比值的無量綱數(shù)Re=UL/ν。其中U為速度特征尺度，L為長度特征尺度，ν為運動學(xué)黏性系數(shù)。能頭損失：如果管道內(nèi)的水是流動的，必定有一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能而“消滅”，也就是丟失了一部分水壓（或稱揚程），這是客觀事物的反映，是水流運動的必然規(guī)律。通常我們將這種能量轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象，稱之為能量損失（或稱水力損失，水頭損失）。它以米為計算單位。

沿程阻力：流體在均勻流段上產(chǎn)生的流動阻力，也稱為摩擦阻力

局部阻力：由于流體速度或方向的變化，導(dǎo)致流體劇烈沖擊，由于渦流和速度重新分布而產(chǎn)生的阻力

時均速度：如取時間間隔T，瞬時速度在T時間內(nèi)的平均值稱為時間平均速度，簡稱時均速度

水力光滑管：就是不考慮沿程損失的管道 里面的水流為均勻流 水力粗糙管： 水力光滑流動：當(dāng)粘性底層的厚度S大于管壁的絕對粗糙度面．管壁的凹凸不平部分完全被粘性底層所覆蓋，湍流核心區(qū)與凸起部分不接觸，流動不受管壁粗糙度的影響，因而流動的能量損失也不受管壁粗糙度的影響，這時的管道稱為水力光滑管，這種流動稱為水力光滑流動

水力粗糙流動：當(dāng)粘性底層的厚度小于管壁的絕對粗糙度面時，管壁的凹凸不平部分完全暴露在粘性底層之外，湍流核心區(qū)與凸起部分相接觸，流體沖擊在凸起部分，不斷產(chǎn)生新的旋渦，加劇紊亂程度，增大能量損失，流動受管壁粗糙度的影響，這時的管道稱為水力粗糙管，這種流動稱為水力粗糙的流動 水力長管：管路中流體流動的局部能量損失與速度損失之和與沿程能量損失相比所占比例很小（一般小于沿程損失的5％～10％），常常不計局部損失和速度水頭，這樣的管路稱為水力長管 水力短管：在總水頭損失中，局部損失與速度水頭之和以及沿程損失均占相當(dāng)?shù)谋壤疾荒芎雎裕@種管路稱為水力短管。

Recr表示 臨界雷諾數(shù)：由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r的雷諾數(shù)稱臨界雷諾數(shù)，一般用

混合長度：流體質(zhì)點橫向摻混過程中，存在與氣體分子自由行程相當(dāng)?shù)男谐蘬,而不與其它質(zhì)點相碰撞，l稱為混合長度

第八章 孔口出流

孔口出流：流體流經(jīng)孔口的流動現(xiàn)象。

*薄壁孔口：如果液體具有一定的流速，能形成射流，且孔口具有尖銳的邊緣，此時邊緣厚度的變化對于液體出流不產(chǎn)生影響，出流水股表面與孔壁可視為環(huán)線接觸，這種孔口稱為薄壁孔口

*厚壁孔口：如果液體具有一定的速度，能形成射流，此時雖然孔口也具有尖銳的邊緣，射流亦可以形成收縮斷面，但由于孔壁較厚，壁厚對射流影響顯著，射流收縮后又?jǐn)U散而附壁，這種孔口稱為厚壁孔口或長孔口，有時也稱為管嘴 *流速系數(shù)Cv：流速系數(shù)物理意義：實際流速與理想流速之比

*流量系數(shù) Cd = CcCv 流量系數(shù)的物理意義就是實際流量與理論流量之比

*阻力系數(shù)：按某一特征面積計算的單位面積的阻力與單位體積來流動能的無因次比值。

收縮斷面：薄壁孔口邊緣尖銳，而流線又不能突然轉(zhuǎn)折，經(jīng)過孔口后射流要發(fā)生收縮，在孔口下游附近的c-c斷面處，射流斷面積達(dá)到最小處的過流斷面。以Cc表示。

*收縮系數(shù)：收縮斷面面積與孔口的幾何斷面積之比，即 Cc = Ac/A。小孔口：以孔口斷面上流速分布的均勻性為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果孔口斷面上各點的流速是均勻分布的，則稱為小孔口。

大孔口：如果孔口斷面上各點的流速相差較大，不能按均勻分布計算，則稱為大孔口

自由出流：以出流的下游條件為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果流體經(jīng)過孔口后出流于大氣中時，稱為自由出流；

淹沒出流：如果出流于充滿液體的空間，則稱為淹沒出流。

*完全收縮：孔口距離器壁很遠(yuǎn)，因此器壁對孔口的收縮情況毫無影響，這種收縮稱為完全收縮

非完全收縮：孔口四周都有收縮，但某一邊距離器壁較近，其收縮情況受到器壁的影響，因而這種收縮稱為非完全收縮

*部分收縮：有的邊根本不收縮，只有部分邊有收縮，因而稱為部分收縮 第九章 明渠恒定均勻流 明渠：人工渠道和天然渠道

明渠恒定流：當(dāng)明渠中水流的運動要素不隨時間而變時，稱為明渠恒定流

明渠恒定均勻流：明渠恒定流中，如果流線是一簇平行直線，水深、斷面平均流速及流速分布均沿程不變，稱為明渠恒定均勻流

底坡：明渠渠底縱向傾斜的程度稱為底坡等于渠底線與水平線夾角的正弦 梯形水力最佳斷面：b / h 值僅與邊坡系數(shù) m 有關(guān) 梯形水力最佳斷面的水力半徑等于水深的一半 邊坡系數(shù)m：反映渠道兩側(cè)傾斜程度

棱柱體渠道：斷面形狀、尺寸及底坡沿程不變，同時又無彎曲渠道，稱為棱柱體渠道；

允許流速:渠道中的流速 V應(yīng)小于不沖允許流速, 渠道是的流速V 應(yīng)大于不淤流速

第十章 堰流和閘孔出流

堰流：頂部閘門完全開啟，閘門下緣脫離水面，水流從建筑物頂部自由下泄。閘孔出流：頂部閘門部分開啟，水流受閘門控制而從建筑物頂部與閘門下緣間的孔口流出。側(cè)收縮系數(shù)：水流受閘墩墩頭約束影響引起收縮后的過水寬度與閘孔的實際寬度之比值。

流量系數(shù)：將流量與水頭及過水?dāng)嗝婷娣e聯(lián)系起來的無因次系數(shù)

第三篇：流體力學(xué)重點概念總結(jié)(可直接打印版)

第一章 緒論

表面力：又稱面積力，是毗鄰流體或其它物體，作用在隔離體表面上的直接施加的接觸力。它的大小與作用面積成比例。剪力、拉力、壓力

質(zhì)量力：是指作用于隔離體內(nèi)每一流體質(zhì)點上的力，它的大小與質(zhì)量成正比。重力、慣性力 流體的平衡或機械運動取決于： 1.流體本身的物理性質(zhì)（內(nèi)因）2.作用在流體上的力（外因）

牛頓通過著名的平板實驗，說明了流體的粘滯性，提出了牛頓內(nèi)摩擦定律。τ=μ(du/dy)τ只與流體的性質(zhì)有關(guān)，與接觸面上的壓力無關(guān)。

動力粘度?：反映流體粘滯性大小的系數(shù)，單位：N?s/m2 運動粘度?：ν=μ/ρ 第二章 流體靜力學(xué) 流體靜壓強具有特性

1.流體靜壓強既然是一個壓應(yīng)力，它的方向必然總是沿著作用面的內(nèi)法線方向，即垂直于作用面，并指向作用面。2.靜止流體中任一點上流體靜壓強的大小與其作用面的方位無關(guān)，即同一點上各方向的靜壓強大小均相等。靜力學(xué)基本方程: P=Po+pgh 等壓面：壓強相等的空間點構(gòu)成的面

絕對壓強：以無氣體分子存在的完全真空為基準(zhǔn)起算的壓強 Pabs 相對壓強：以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)起算的壓強 P P=Pabs—Pa（當(dāng)?shù)卮髿鈮海?/p>

真空度：絕對壓強不足當(dāng)?shù)卮髿鈮旱牟钪担聪鄬簭姷呢?fù)值 Pv Pv=Pa-Pabs=-P 測壓管水頭：是單位重量液體具有的總勢能 基本問題：

1、求流體內(nèi)某點的壓強值：p = p0 +γh；

2、求壓強差：p – p0 = γh ；

3、求液位高：h =（p-p0）/γ

平面上的凈水總壓力：潛沒于液體中的任意形狀平面的總靜水壓力P，大 小等于受壓面面積A與其形心點的靜壓強pc之積。注意：只要平面面積與形心深度不變: 1．面積上的總壓力就與平面傾角?無關(guān)；

2．壓心的位置與受壓面傾角?無直接關(guān)系，是通過yc表現(xiàn)的；

3．壓心總是在形心之下，在受壓面 位置為水平放置時，壓心 與形心重合。作用在曲面壁上的總壓力— 水平分力

作用于曲面上的靜水總壓力P的水平分力Px等于作用于該曲 面的在鉛直投影面上的的投影（矩形平面）上的靜水總壓力，方向水平指向受力面，作用線通過面積Az的壓強分布圖體積的形心。作用在曲面壁上的總壓力— 垂直分力

作用于曲面上的靜水總壓力P的鉛垂分力Pz等于該曲面上的 壓力體所包含的液體重，其作用線通過壓力體的重心，方向 鉛垂指向受力面。

帕斯卡原理：靜止不可壓縮流體內(nèi)任意一點的壓強變化等值傳遞到流體內(nèi)的其他各點； 重力場中靜止流體 等壓面的特點

（1）靜止、同一水平面；

（2）質(zhì)量力僅有重力；

（3）連通；

（4）連通的介質(zhì)為同一均質(zhì)流； 第三章 流體運動學(xué)

拉格朗日方法：是以流場中每一流體質(zhì)點作為描述對象的方法，它以流體個別質(zhì)點隨時間的運動為基礎(chǔ)，通過綜合足夠多的質(zhì)點（即質(zhì)點系）運動來確定整個流體的流動。----質(zhì)點系法

歐拉法：是以流體質(zhì)點流經(jīng)流場中各空間點的運動即以流場作為描述對象研究流動的方法——流場法。流體質(zhì)點的加速度（流速對時間求導(dǎo)）有兩部分組成：

1）時變加速度（當(dāng)?shù)丶铀俣龋鲃舆^程中流場由于速度隨時間變化而引 起的加速度；

2）位變加速度（遷移加速度）——流動過程中流場中速度分布不均，因位置變化而引起的加速度。流線

流線的定義：是表示某一瞬時流體各點流動趨勢的曲線，曲線上任一點的切線方向與該點的流速方向重合。流線的性質(zhì)：a、同一時刻的不同流線，不能相交。

b、流線不能是折線，而是一條光滑的曲線。c、流線簇的疏密反映了速度的大小 跡線

跡線的定義：是指某一質(zhì)點在某一時段內(nèi)的運動軌跡線。層流與紊流

層流：亦稱片流，是指流體質(zhì)點不互相混雜，流體質(zhì)點作有條不紊的有序的直線運動。層流特點（1）有序性。

（2）水頭損失與流速的一次方成正比 Hf=kv。

（3）在流速較小且雷諾數(shù)Re較小時發(fā)生。

（4）層流遵循牛頓內(nèi)摩擦定律，粘性抑制或約束質(zhì)點作橫向運動。

紊流：是指隨流速增大，流層逐漸不穩(wěn)定，質(zhì)點相互混摻，流體質(zhì)點沿很不規(guī)則無序的路徑運動。紊流特點：① 無序性、隨機性、有旋性、混合性。

② 在圓管流中水頭損失與流速的1.75~2次方成正比。Hf=kv 1.75~2 ③ 在流速較大（雷諾數(shù)較大）時發(fā)生。

紊流發(fā)生是受粘性和紊動共同作用的結(jié)果 有壓流與無壓流

（1）有壓流：流體充滿整個流動空間，在壓力作用下的流動。

（2）無壓流：流體具有與大氣相接觸的自由表面（未充滿整個流動空間），在重力作用下的流動。（3）滿流：流體充滿整個流動空間。

（4）非滿流：流體為充滿整個流動空間。有旋流和無旋流

有旋流：亦稱“渦流”。流體質(zhì)點（微團(tuán)）在運動中不僅發(fā)生平動（或形變），而且繞著自身的瞬時軸線作旋轉(zhuǎn)運動。

無旋流：亦稱“勢流”、“有勢流”。流體在運動中，它的微小單元只有平動或變形，但不發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，即流體質(zhì)點不繞其自身任意軸轉(zhuǎn)動。

恒定流與非恒定流

恒定流：是指流場中的流體流動，空間點上各水力運動要素均不隨時間而變化。

嚴(yán)格的恒定流只可能發(fā)生在層流，在紊流中，由于流動的無序，其實流速或壓強總有脈動，但若取時間平均流速（時均流速）非恒定流：是指流場中的流體流動，空間點上各水力運動要素均隨時間的變化而變化。在非恒定流情況下，流線的位置隨時間而變；流線與跡線不重合。在恒定流情況下，流線的位置不隨時間而變，且與跡線重合。均勻流與非均勻流

均勻流——遷移加速度為0 均勻流中各過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植紙D沿程不變，過水?dāng)嗝媸瞧矫妫爻谈鬟^水?dāng)嗝娴男螤詈痛笮《急３忠粯印＠旱戎睆街惫苤械囊毫骰蛘邤嗝嫘螤詈退畈蛔兊拈L直渠道中的水流都是均勻流。非均勻流——遷移加速度不等于0的流動

非均勻流中流場中相應(yīng)點的流速大小或方向或同時二者沿程改變，即沿流程方向速度分布不均。（非均勻流又可分為急變流和漸變流）。漸變流與急變流

漸變流：沿程逐漸改變的流動。

特征：1）流線之間的夾角很小即流線幾乎是平行的），同時流線的曲率半徑又很大（即流線幾乎是直線），其極限是均勻流；

2）過水?dāng)嗝婵煽醋魇瞧矫妫?/p>

3）漸變流的加速度很小，所以慣性力很小，可以忽略不計，質(zhì)量力只考慮重力作用。急變流：沿程急劇改變的流動。

特征：1）流線間夾角很大或曲率半徑較小或二者兼而有之，流線是曲線。

2）急變流的加速度較大，因而慣性力不可忽略。第四章 流體動力學(xué)基礎(chǔ) 元流的伯努利方程

元流伯努利方程的物理意義與幾何意義

z: 是元流過流斷面上單位重量流體從某一基準(zhǔn)面算起所具有的位能，稱單位位能。p/ρg : 是元流過流斷面上單位重量流體所具有的壓能，稱單位壓能。

z+p/ρg: 是元流過流斷面上單位重量流體從某一基準(zhǔn)面算起所具有勢能，稱單位勢能。u 2/ 2g: 是元流過流斷面上單位重量流體所具有的動能（kinetic energy），稱單位動能。（1）物理意義：

1）元流各過流斷面上單位重量流體所具有的機械能（位能、壓能、動能之和）沿流程保持不變；

2）也表示了元流在不同過流斷面上單位重量流體所具有的位能、壓能、動能之間可以相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。z 是位置水頭； p/ρg 是壓強水頭；

z+p/ρg 是測壓管水頭；

u 2/ 2g 是速度水頭(velocity head)（2）幾何意義：

1）元流各過流斷面上總水頭H(位置水頭、壓強水頭、速度水頭之和)沿流程保持不變。

2）也表示了元流在不同過流斷面上位置水頭、壓強水頭、速度水頭之間可以相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。皮托管測流速

常見的皮托管是由裝有一半圓球探頭的雙層套管組成，并在兩管末端聯(lián)接上壓差計。

探頭端點A處開一小孔與內(nèi)套管相連，直通壓差計的一肢；外套管側(cè)表面沿圓周均勻地開一排與外管壁相垂直的小孔(靜壓孔)，直通壓差計的另一肢。

測速時，將皮托管放置在欲測速度的恒定流中某點A，探頭對著來流，使管軸與流體運動的方向相一致。流體的速度接近探頭時逐漸減低，流至探頭端點處速度為零。恒定總流的伯努利方程（1）物理意義

位（置勢）能 Z：表示過流斷面上單位重量流體所具有的重力勢能；

壓（力勢）能 p/ρg：表示過流斷面上單位重量的流體所具有的壓力勢能； 動能 αv2/2g：表示過流斷面上單位重量的流體所具有的平均動能；（2）幾何意義

z： 稱為斷面位置水頭；

p/ρg：稱為斷面壓強水頭；

αv2/2g： 稱為斷面速度水頭；

z+p/ρg：稱為斷面測壓管水頭；

z+p/ρg+u2/2g=H ：稱為斷面總水頭。

這些量都具有長度的量綱[L]，將這些具有水位高度的量稱為水頭。總水頭線：沿流管各總水頭值的連線，是流管坐標(biāo)的函數(shù)。水頭線：沿流管各測壓管水頭值的連線，是流管坐標(biāo)的函數(shù)。水力坡度：單位長度上的水頭損失。

測壓管水頭線坡度：單位長度上測壓管水頭的降低或升高。對均勻流動，則總水頭線與測壓管水頭線平行，即J = JP 能量方程（伯努力方程）適用條件 1）恒定流動；

2）流體不可壓縮；

3）質(zhì)量力只有重力作用；

4）兩過水?dāng)嗝嫣帪榫鶆蛄骰驖u變流； 5）流量沿程不變；

6）兩過水?dāng)嗝骈g無能量輸入輸出。第六章 流動阻力和水頭損失

產(chǎn)生流動阻力和能量損失的根源：流體的粘性和紊動。ｈｗ：單位重量流體的平均能量損失稱為水頭損失。沿程阻力和沿程水頭損失：

沿程阻力：當(dāng)限制流動的固體邊界使流體作均勻流動時，流動阻力只有沿程不變的切應(yīng)力形成的阻力。沿程水頭損失：由沿程阻力作功而引起的水頭損失。

沿程水頭損失hf：主要由于“摩擦阻力”所引起的，隨流程的增加而增加。局部阻力和局部水頭損失

局部阻力：液流因固體邊界急劇改變而引起速度分布的變化，從而產(chǎn)生的阻力稱為局部阻力。局部水頭損失：由局部阻力作功而引起的水頭損失稱為局部水頭損失。

局部阻力水頭損失hj ：主要是因為固體邊界形狀突然改變，從而引起水流內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受破壞，產(chǎn)生漩渦，以及在局部阻力之后，水流還要重新調(diào)整結(jié)構(gòu)以適應(yīng)新的均勻流條件所造成的。水頭線圖的繪制方法：

1、繪制總水頭線。總水頭線總是沿程下降。在有局部水頭損失的地段，有較集中的下降；在有沿程水頭損失的地段，則逐漸的下降。在有外加能量的地點，則有一個集中的上升。

2、繪制測壓管水頭線。測壓管水頭線比總水頭線處處低一個流速水頭值。測壓管水頭線可能沿程下降，也可能會升高。

3、利用已知邊界條件作為水頭線的起點和終點。注意：

1、理想流動流體的總水頭線為水平線；

2、實際流動流體的總水頭線恒為下降曲線；

3、測壓管水頭線可升、可降、可水平。

4、若是均勻流，則總水頭線平行于測壓管水頭線，即J=JP。

3、流態(tài)的判別準(zhǔn)則 —— 臨界雷諾數(shù)Rec 雷諾實驗揭示了水流的兩種流動狀態(tài)：層流和紊流;并測定了流動損失及水流速度與流態(tài)之間的關(guān)系。（1）臨界流速判別：因不同的管徑大小、流體種類和流體溫度，得到的臨界流速不同。（2）臨界雷諾數(shù)判別：

臨界流速v與過流斷面的特性幾何尺寸(管徑)d、流體的動力粘度μ和密度ρ有關(guān)，這四個量可以組成一個特征數(shù)(量綱一的量或無量綱數(shù))稱雷諾數(shù) Re

雷諾數(shù)的物理意義：雷諾數(shù)是以宏觀特征量表征的流體質(zhì)點所受慣性力與粘性力之比。

粘性底層：圓管作湍流運動時，靠近管壁處存在著一薄層，該層內(nèi)流速梯度較大，粘性影響不可忽略，紊流附加切應(yīng)力可以忽略，速度近似呈線性分布，這一薄層就稱為粘性底層。（隨雷諾數(shù)增大而減小）紊流核心：粘性底層之外的液流統(tǒng)稱為紊流核心。絕對粗糙度(Δ):粗糙突出管壁的平均高度。

相對粗糙度:管壁的絕對粗糙度Δ與管徑ｄ的比值.尼古拉茲實驗

1.實驗?zāi)康模貉芯垦爻套枇ο禂?shù)λ與雷諾數(shù)Re和管壁相對粗糙度Ks/d之間的關(guān)系，揭示λ的變化規(guī)律。第1區(qū)——層流區(qū)，?=f(Re)。?=64/Re，沿程損失與流速的一次方程正比。

第2區(qū)——層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯倪^渡區(qū)。?=f(Re)，范圍較小，一般按水力光滑區(qū)處理。

第3區(qū)——水力光滑管區(qū)。紊流狀態(tài)，Re>3000, ?=f(Re)，水頭損失與流速的1.75次方成比例。第4區(qū)——由“光滑管區(qū)”轉(zhuǎn)向“粗糙管區(qū)”的紊流過渡區(qū)，?=f(Re, ?/d)。第5區(qū)——水力粗糙管區(qū)或阻力平方區(qū)。?=f（?/d），水流處于發(fā)展完全的紊流狀態(tài)，水流阻力與流速的平方成正比，故又稱阻力平方區(qū)。當(dāng)量粗糙度

把直徑相同、紊流粗糙區(qū)λ值相等的人工粗糙管的粗糙突起高度Ks定義為該管材工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙。附面層（邊界層）：粘度小的流體（如水和空氣）繞過物體運動時，摩擦阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個流速梯度很大的流體薄層內(nèi)，粘性影響起主要作用。

形狀阻力：指流體繞曲面體或具有銳緣棱角的物體流動時，附面層要發(fā)生分離，從而產(chǎn)生旋渦所造成的阻力。這種阻力與物體形狀有關(guān)，故稱為形狀阻力。卡門渦街

當(dāng) Re≈40 時

黏性流體繞過圓柱體，發(fā)生邊界層分離，在圓柱體后面產(chǎn)生一對旋轉(zhuǎn)方向相反的對稱旋渦； Re ＝ 40－70 對稱旋渦位置已不穩(wěn)定，尾流有周期 性振蕩； Re ≈90 時，旋渦從柱體后部交替釋放出來，形成有規(guī)則的交錯排列的旋渦組合，這種旋渦具有一定的脫落頻率，稱為卡門渦街.繞流阻力

細(xì)長流線型物體，以平板為例，繞流阻力主要由摩擦阻力來決定，阻力系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān);鈍頭曲面物體，以圓柱和圓球為例，繞流阻力既與摩擦阻力有關(guān)，又與壓差（形狀）阻力有關(guān)。在低雷諾數(shù)時，主要為摩擦阻力，阻力系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān)。在高雷諾數(shù)時，主要為壓差（形狀）阻力。第七章 孔口、管嘴出流和有壓管流

有壓管流：管道中流體在壓力差作用下的流動。有壓管道：輸送有壓液流的管道。

有壓恒定管流：當(dāng)管流的所有運動要素均不隨時間變化的管流。有壓非恒定管流：管流的運動要素隨時間變化的管流。

孔口出流：在容器壁上開孔，水經(jīng)孔口流出的水力現(xiàn)象就稱為孔口出流。孔口的分類：根據(jù)d/H的比值大小分：大孔口、小孔口

大孔口：當(dāng)孔口直徑d（或高度e）與孔口形心以上的水頭高H的比值大于0.1，即d/H>0.1時，需考慮在孔口射流斷面上各點的水頭、壓強、速度沿孔口高度的變化，這時的孔口稱為大孔口。

小孔口：當(dāng)孔口直徑d（或高度e）與孔口形心 以上的水頭高度H的比值小于0.1，即d/H<0.1時，可認(rèn)為孔口射流斷面上的各點流速相等，且各點水頭亦相等，這時的孔口稱為小孔口。根據(jù)出流條件分：自由出流、淹沒出流

自由出流：若經(jīng)孔口流出的水流直接進(jìn)入空氣中，此時收縮斷面的壓強可認(rèn)為是大氣壓強，即pc = pa，則該孔口出流稱為孔口自由出流。

淹沒出流：若經(jīng)孔口流出的水流不是進(jìn)入空氣，而是流入下游水體中，致使孔口淹沒在下游水面之下，這種情況稱為淹沒出流。根據(jù)孔口壁是否對水流運動有影響分為——薄壁孔口與厚壁孔口

薄壁孔口：當(dāng)孔口具有銳緣時，孔壁與水流僅在一條周線上接觸，即孔口的壁厚對出流并不發(fā)生影響，這種孔口稱為薄壁孔口。厚壁孔口：當(dāng)孔口孔壁與水流接觸具有一定長度，即孔口的壁厚對出流有一定影響時，稱這種孔口為厚壁孔口。根據(jù)孔口水頭變化情況分：恒定出流、非恒定出流

恒定出流：當(dāng)孔口出流時，水箱中水量如能得到源源不斷的補充，從而使孔口的水頭不變，此時的出流稱為恒定出流。非恒定出流：當(dāng)孔口出流時，水箱中水量得不到補充，則孔口的水頭不斷變化，此時的出流稱為非恒定出流。管嘴出流：在孔口上對接長度為3～4倍孔徑的短管，經(jīng)此短管并在出口斷面滿流流出的水力現(xiàn)象稱為管嘴出流。按管嘴的形狀可分為：

1）流線形外管嘴：無收縮擴(kuò)大，阻力系數(shù)最小。2）圓柱形外管嘴：先收縮后擴(kuò)大到整滿管。

3）圓錐形收縮管嘴：較大出口流速。如：消防用噴嘴。4）圓錐形擴(kuò)張管嘴：較大過流能力，較低出口流速。管嘴出流的正常工作條件：

1.作用水頭Ho小于等于9m。Ho過大，真空高度過大，空氣從管嘴吸入，不能正常出流。

2.管嘴長度l=(3-4)d。l過短，有空氣進(jìn)入，不能形成真空；l過長，沿程水頭損失不能忽略。在相同水頭H0的作用下，同樣斷面面積的管嘴的過流能力是孔口的1.32倍。

結(jié)論：圓柱形管嘴收縮斷面處真空度可達(dá)作用水頭的0.75倍。這就相當(dāng)于把管嘴的作用水頭增大了75%，這就是為什么相同直徑、相同作用水頭下的圓柱向外管嘴的流量比孔口大的原因。短管的水力計算

有壓管流與無壓流：

有壓管流：管道中流體在壓強差作用下的流動稱為有壓管流。

有壓管道 ：輸送有壓液流的管道。

有壓恒定管流：當(dāng)管流的所有運動要素均不隨時間變化的管流。有壓非恒定管流：管流的運動要素隨時間變化的管流。

無壓流：流體在重力作用下發(fā)生運動，具有自由表面，也稱明渠流；

長管：指管道中以沿程水頭損失為主，局部水頭損失和流速水頭所占比重小，可以忽略的管道。短管：沿程水頭損失和局部水頭損失比例相當(dāng)，計算時都不可忽略的管道 有壓管中的水擊

1、水擊現(xiàn)象：在管道系統(tǒng)中，當(dāng)某種外界因素（閘閥急速開啟或關(guān)閉，水泵的開停機）使管道流速發(fā)生變化時，從而引起管道中壓強交替升降，壓力波在管道中的傳播，產(chǎn)生水力沖擊的現(xiàn)象。

直接水擊：當(dāng)關(guān)閉閥門時間小于或等于一個相長時，最早由閥門處產(chǎn)生的向上傳播而后又反射回來的減壓順行波，在閥門全部關(guān)閉時還未到達(dá)閥門斷面，在閥門斷面處產(chǎn)生的可能最大水擊壓強將不受其影響，這種水擊稱直接水擊。

間接水擊：當(dāng)關(guān)閉閥門時間大于一個相長時，從上游反射回來的減壓波會部分抵消水擊增壓，使閥門斷面處不致達(dá)到最大的水擊壓強，這種水擊稱為間接水擊。

正水擊：當(dāng)管道閥門迅速關(guān)閉時，管中流速迅速減小，壓強顯著增大，這種水擊稱為正水擊。負(fù)水擊：當(dāng)管道閥門迅速開啟時，管中流速迅速增大，壓強顯著減小，這種水擊稱為負(fù)水擊。

2、水擊產(chǎn)生的因素：水流慣性，水體壓縮性，管壁彈性是引起水擊現(xiàn)象的力學(xué)因素。

3、水擊破壞：水擊產(chǎn)生的高壓會導(dǎo)致輸送管道破裂，閘門等管道裝置損壞；水泵與電機的損壞；水擊引起的低壓，產(chǎn)生真空，使薄壁鋼管由失穩(wěn)而扭曲，管中水體汽化發(fā)生斷流，引起彌合水擊 水擊危害的預(yù)防

1、設(shè)置空氣室，或安裝具有安全閥性質(zhì)的水擊消除閥；

2、設(shè)置調(diào)壓塔：減小水擊壓強及縮小水擊的影響范圍；

3、延長閥門關(guān)閉時間；（緩閉止回閥）

4、縮短有壓管路的長度；（用明渠代替）

5、減小管內(nèi)流速（如加大管徑）。第八章 明渠恒定流

明渠：是人工渠道、天然河道以及不滿流管道統(tǒng)稱為明渠。

明渠流：具有露在大氣中的自由液面的槽內(nèi)液體流動稱為明渠流（明槽流）或無壓流 明渠流動的特點：

1、具有自由液面，p0=0，無壓流（滿管流則是有壓流）。

2、重力是流動的動力，重力流（管流是壓力流）

3、渠道的坡度影響水流的流速、水深。

4、邊界突然變化時，影響范圍大。明渠的分類

1、按明渠的斷面形狀和尺寸是否變化分

梯形：常用的斷面形狀

矩形：用于小型灌溉渠道當(dāng)中 拋物線形：較少使用

圓形：為水力最優(yōu)斷面，常用于城市的排水系統(tǒng)中 復(fù)合式：常用于豐、枯水量懸殊的渠道中

棱柱形渠道：斷面形狀和尺寸沿程不變的長直 明渠稱為棱柱形渠道。h=f(i)非棱柱形渠道：斷面形狀和尺寸沿程不斷變化的明渠稱為非棱柱形渠道。h=f(i,s)

2、按底坡分

底坡i——渠道底部沿程單位長度的降低值。平坡：i=0，明槽槽底高程沿程不變者稱為平坡。正坡：i>0，明槽槽底沿程降低者稱為正坡或順坡。逆坡：i<0，明槽槽底沿程增高者稱為反坡或逆坡。明渠均勻流的發(fā)生條件

1）底坡和糙率沿程不變的長而直的棱柱形渠道； 2）渠道必須為順坡(i>0)；

3）渠道中沒有建筑物的局部干擾；

4）明渠中的水流必須是恒定的，沿程無水流的匯入、匯出，即流量不變。明渠均勻流的特征

1）過水?dāng)嗝娴男螤詈统叽纭嗝嫫骄魉佟⒘髁亢退钛爻滩蛔儭?）總水頭線、測壓管水頭線（水面坡度）和渠底線互相平行

水力最優(yōu)斷面：是指當(dāng)渠道底坡、糙率及面積大小一定時，通過最大流量時的斷面形式。

說明：

1、具有水力最優(yōu)斷面的明渠均勻流，當(dāng)i，n，A給定時，水力半徑R最大，即濕周X最小的斷面能通過最大的流量。

2、i，n，A給定時，濕周P最小的斷面是圓形斷面，即圓管為水力最優(yōu)斷面。渠道允許流速

為了防止渠道中發(fā)生沖刷淤積，保證渠道穩(wěn)定的輸水能力,設(shè)計時應(yīng)保證： Vmax>V>Vmin

第四篇：流體力學(xué)總結(jié)

1，跡線------某一流體質(zhì)點在空間運動時，不同時刻流經(jīng)的點組成的連線。

2，切應(yīng)力-------由于液體質(zhì)點的相對運動，產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力抵抗這種運動，而此力與作用面平行，稱切應(yīng)力。3，理想流體------把流體看作絕對不可壓縮、不能膨脹、無粘滯性、無表面張力的連續(xù)介質(zhì)，稱為理想流體。4，流線------某一瞬時在流場中繪出的一條曲線，該曲線上的所有各點的速度向量都與曲線相切。5，流函數(shù)------二維流動中，由連續(xù)性方程導(dǎo)出、其值沿流線保持不變的標(biāo)量函數(shù)。

6，勢函數(shù)------某函數(shù)對相應(yīng)坐標(biāo)的偏導(dǎo)數(shù)，等于單位質(zhì)量力在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的投影，該函數(shù)稱為勢函數(shù)。7，連續(xù)介質(zhì)------認(rèn)為真實流體所占有的空間可以近似的看做由“流體質(zhì)點”連續(xù)地、無空隙地充滿著的，稱為連續(xù)介質(zhì)。

8，粘性流體------實際流體都是粘性流體。粘性指流體質(zhì)點間由于相對運動而產(chǎn)生的阻礙相對運動的性質(zhì)。9，有勢流------液體流動時每個液體質(zhì)點都存在速度勢函數(shù)的流動稱為勢流，不存在繞自身軸的旋轉(zhuǎn)運動。, 10，渦旋強度------指微小渦束的渦旋通量（wd?）。d?：橫斷面積；w：旋轉(zhuǎn)角速度。

11，流管------指流面中所包含的流體。流面：在流場中作一空間曲線（非流線），過曲線上各點作流線所形成的面。, 12，激波------在氣體、液體和固體介質(zhì)中，應(yīng)力、密度和溫度等物理量在波陣面上發(fā)生突躍變化的壓縮波。二，問答

1，速度勢函數(shù)具有什么性質(zhì)？ 答：速度勢函數(shù)具有下列性質(zhì)：

（1）速度勢函數(shù)可允許相差一任意常數(shù)，而不影響流體的運動；

（2）φ（x，y）=常數(shù)時是等勢線，它的法線方向和速度矢量的方向重合；（3）沿曲線M0M的速度環(huán)量等于M點上φ值和M0點上φ值之差；???MM0udx?vdy??(M)??(M0)

（4）若考慮的是單連通區(qū)域，則由于封閉回線的速度環(huán)量 ??vdr?0

因此速度勢函數(shù)將是單值函數(shù)；若考慮的是雙連通區(qū)域，則速度環(huán)量Γ可以不等于零，因此φ可以是多值函數(shù)，它們的關(guān)系是

?（M）??(M0)?k1???其中，k1是封閉回線的圈數(shù)。2，水流運動的流函數(shù)具有什么性質(zhì)？ 答：流函數(shù)ψ具有下列性質(zhì)：

（1）ψ可以差一任意常數(shù)，而不影響流體的運動；

（2）ψ（x,y）=常數(shù)時是流線，亦即它的切線方向與速度矢量的方向重合；

（3）通過曲線M0M的流量等于M點和M0點上流函數(shù)之差，即Q??（M）??(M)

(4)在單連通區(qū)域內(nèi)若不存在源匯，則由Q?vnds?0推出流函數(shù)ψ是單值函數(shù)；若單連通區(qū)域內(nèi)有源匯或在雙連通區(qū)域內(nèi)，則一般Q?vnds?0由此，流函數(shù)ψ一般說來是多值函數(shù)，且各值之間的關(guān)系為

????（M）??（M0）?k1Q其中，k1是封閉回線的圈數(shù)。3，什么是單連通區(qū)域？什么是多聯(lián)通區(qū)域？

答：（1）如果區(qū)域內(nèi)任一封閉曲線可以不出邊界地連續(xù)的收縮到一點，則此連通區(qū)域成為單連通區(qū)域。（2）能做多個分隔面而不破壞區(qū)域連通性的稱之為多連通區(qū)域。

（3）分隔面：是這樣的曲面，它整個位于區(qū)域內(nèi)部，而且它和區(qū)域邊界的交線是一條封閉曲線。4，動力粘滯系數(shù)μ和運動粘滯系數(shù)ν的區(qū)別和聯(lián)系是什么？ 答：聯(lián)系：都可以用來表示液體粘滯性的大小；ν由μ推導(dǎo)而來：??

?區(qū)別：μ是動力量（Pa?s），ν是運動量?(m/s);后者不包括力的量綱而僅僅具有運動量綱。5，描述液體運動的兩種方法？區(qū)別？ 答：拉格朗日法，歐拉法

區(qū)別：拉格朗日法著眼于每個流體質(zhì)點自始至終的運動過程，描述它們的位置隨時間變化的規(guī)律；而歐拉法是著眼于空間點，設(shè)法在空間中的每一個點上描述出流體運動隨時間的變化狀況。6，在什么條件下流線和跡線重合？

答：流線是同一時刻不同質(zhì)點所組成的線，與拉格朗日觀點聯(lián)系；跡線是流體質(zhì)點在空間運動時所描繪出來的曲線，與歐拉觀點聯(lián)系。在定常運動時，二者必然是重合的。

定常運動：流場內(nèi)函數(shù)不依賴時間t的運動稱為定常運動。

7，“均勻流一定是恒定流，急變流一定是非恒定流”，這種說法是否正確？為什么？ 答：不正確。

均勻流是相對于空間分布而言，恒定是相對于時間而言，是判斷流體運動的兩個不同標(biāo)準(zhǔn)。如：當(dāng)流量不變，通過一變直徑管道時，雖然是恒定流，但它不是均勻流。

8，對于簡單剪切流動，因其流線平行，流體質(zhì)點作直線運動，所以該運動是無渦流。這種判斷是否正確？為什么？ 答：不正確。

無渦流指液體流動時各質(zhì)點不存在繞自身軸的旋轉(zhuǎn)運動。對于剪切流動，盡管流體流線平行，但（rotv）z?-a（a為常數(shù)），處處有旋。

9，流體力學(xué)中的系統(tǒng)是什么意思？有哪些特點？ 答：系統(tǒng)也稱體系，是指某一確定流體的點集合的總體。

系統(tǒng)隨流體運動而運動，其邊界把系統(tǒng)和外界分開；系統(tǒng)邊界的形狀和所包圍的空間大小隨運動而變化。

在系統(tǒng)的邊界上，沒有流體流入或留出，即系統(tǒng)與外界沒有質(zhì)量交換，始終由同一些流體質(zhì)點組成，但可以通過邊界與邊界發(fā)生力的作用和能量交換。210，簡述流體膨脹性的意義及其影響因素。

答：膨脹性：流體溫度升高時，流體體積也增加的特性。又定義為在壓強不變的條件下，溫度升高一個單位時流體體積的相對增加量。

影響因素：溫度，液體本身的性質(zhì)。

11，微分形式和積分形式的基本方程各有什么特點？ 答：微分形式是了解流動過程各參數(shù)的變化規(guī)律。

積分形式是流動過程在某處參數(shù)發(fā)生不連續(xù)變化時采用的形式。

12，什么是渦旋不生不滅定理？

答：即拉格朗日定理：若流體理想、正壓，且外力有勢。如果初始時刻在某部分流體內(nèi)無旋，則以前或以后任一時刻中這部分流體皆無旋。反之，若初始時刻該部分流體有旋，則以前或以后的任何時刻中這一部分流體皆有旋。

13.試分析圖中三種情況下水體A受哪些表面力和質(zhì)量力？（1）靜止水池；（2）順直渠道水流；（3）平面彎道水流。

答：（1）壓應(yīng)力；重力。

（2）壓應(yīng)力，切應(yīng)力；重力。

（3）壓應(yīng)力，切應(yīng)力；重力，慣性力。

14，（1）寫出以下兩個方程的名稱：

方程一：?ui?0 ?xi方程二：?ui?ui1?p?uj?Fi??v?2ui ?t?xj??xi（2）從單位重量流體能量觀點簡要說明兩方程中各項的物理意義，以及兩方程的物理意義。

（3）這兩個方程在應(yīng)用條件上有何相同和差異之處？

三，計算

1，已知恒定流場中的流速分布如下，求此流場中的流線和跡線。

u1??ax

2u2?ax1（a≠0）

u3?0

2，3，已知定常流場中的流速分布為 dV?V?????(V??)V（??），寫出該式在直角坐標(biāo)系及下標(biāo)記號的表達(dá)式。??dt?t?x1?x2?x3u1??ax2x1?x222,u2?ax1x1?x222,u3?0

x1?0,x2?0,a?const(?0)

求其線變形率，角變形率和旋轉(zhuǎn)角速度。試判斷其是否為有勢流。

4，已知不可壓平面無旋流動的流函數(shù)??x1?x1x2?x2，求其速度勢函數(shù)。

5，潛艇水平運動時，前艙皮托管水銀U形管上讀數(shù)為h=17cm，海水比重為1.026，皮托管流速系數(shù)為c0=0.98。試求潛艇航速。

6，已知二元流場的速度勢為??x2?y2。

（1）試求ux，uy，并檢驗是否滿足連續(xù)條件和無旋條件。（2）求流函數(shù)，并求通過（1,0），（1,1）兩點的兩條流線之間的流量。

7，有一旋轉(zhuǎn)粘度計，同心軸和筒中間注入牛頓流體，筒與軸的間隙?很小，筒以?等角速度轉(zhuǎn)動，且保持流體溫度不變。假定間隙中的流體作圓周方向流動，且為線性速度分布，又L很長，所以底部摩擦影響不計。如測得軸上的扭矩為M，求流體的粘性系數(shù)。

?pijdvi8，?，寫出該式在直角坐標(biāo)系下及矢量形式的表達(dá)式。??Fi?dt?xj

9，圖示為重力作用下的兩無限寬斜面上具有等深自由面的二維恒定不可壓縮流體的層流運動。深度H為常量，斜面傾角為α，流體密度為ρ，動力粘度為μ，液面壓強pa為常量，且不計液面與空氣之間的粘性切應(yīng)力。試分析此流體運動現(xiàn)象的求解思路和步驟（不需要求解出方程）。

10，圖示為重力作用下的兩無限寬水平平板間的二維恒定不可壓縮流體的層流運動。平板間距為a，流體密度為ρ，動力粘度為μ，上板沿x方向移動的速度U為常量。試求平板間流體的速度分布。

課本

P138：一，7、9、10、14；二，1（2、3、7）、4；三，1、3 P199：2、3、6、8 P239：1（1、3）；2（1）；8 P166：1、3、5、7

第五篇：流體力學(xué)總結(jié)

1、質(zhì)點：是指大小同所有流動空間相比微不足道，又含有大量分子，具有一定質(zhì)量的流體微元。含義：宏觀尺寸非常小，微觀尺寸足夠大，具有一定的宏觀物理量，形狀可以任意劃定質(zhì)點間無空隙。

2、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)：把流體當(dāng)做是由密集質(zhì)點構(gòu)成的、內(nèi)部無空隙的連續(xù)體。

3、相對密度：物體質(zhì)量與同體積4攝氏度蒸餾水質(zhì)量比

4、體脹系數(shù)：壓強不變時每增加單位溫度時，流體體積的相對變化率（α），溫度越高越大。

5、壓縮率：當(dāng)流體溫度不變時每增加單位壓強時，流體體積的相對變化率，壓強越大壓縮率越小壓縮越難（kt）。

6、體積模量：溫度不變，每單位體積變化所需壓強變化量，（K），越大越難壓縮。

7、不可壓縮流體：體脹系數(shù)與壓縮率均零的流體。

8、粘性：流體運動時內(nèi)部產(chǎn)生切應(yīng)力的性質(zhì)，是流體的內(nèi)摩擦特性，或者是流體阻抗剪切變形速度的特性，動力黏度μ：單位速度梯度下的切應(yīng)力，運動黏度:流體的動力黏度與密度的比值。

9、速度梯度:速度沿垂直于速度方向y的變化率。

10、牛頓內(nèi)摩擦定律：切應(yīng)力與速度梯度成正比。符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體；不符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體。

11、三大模型：連續(xù)介質(zhì)模型、不可壓縮模型、理想流體模型。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)是流體力學(xué)中第一個帶根本性的假設(shè)。連續(xù)介質(zhì)模型：認(rèn)為液體中充滿一定體積時不留任何空隙，其中沒有真空，也沒有分子間隙，認(rèn)為液體是連續(xù)介質(zhì)，由此抽象出來的便是連續(xù)介質(zhì)模型。不可壓縮流體模型：在忽略液體或氣體壓縮性和熱脹性時，認(rèn)為其體積保持不變以簡化分析，流體密度隨壓強變化很小，可視為常數(shù)的流體。

理想流體模型：連續(xù)介質(zhì)模型和不可壓縮模型的總和。

12、質(zhì)量力與表面力之間的區(qū)別：

①作用點不同質(zhì)量力是作用在流體的每一個質(zhì)點上表面力是作用在流體表面上； ②質(zhì)量力與流體的質(zhì)量成正比（如為均質(zhì)體與體積成正比）表面力與所取的流體的表面積成正比

③質(zhì)量力是非接觸產(chǎn)生的力,是力場的作用表面力是接觸產(chǎn)生的力

13、簡述氣體和液體粘度隨壓強和溫度的變化趨勢及不同的原因。

答：氣體的粘度不受壓強影響，液體的粘度受壓強影響也很小；液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度卻隨溫度升高而增大，其原因是：分子間的引力是液體粘性的主要因素，而分子熱運動引起的動量交換是氣體粘性的主要因素。

1、質(zhì)量力與表面力：與流體微團(tuán)質(zhì)量相關(guān)且集中作用在微團(tuán)質(zhì)量中心上的力；大小與表面面積有關(guān)且分布作用在流體表面的力（平衡流體無表面切向摩擦力，有流體靜壓力即內(nèi)法線壓力—靜壓強是當(dāng)流體處于絕對靜止或相對靜止?fàn)顟B(tài)時流體中的壓強）。

2、流體靜壓力是流體作用在受壓面上的總作用力矢量，大小方向與受壓面有關(guān)，流體靜壓強是一點上流體靜壓力的強度，是無方向標(biāo)量，各向同性。

3、歐拉平衡方程：質(zhì)量力與表面力任意方向上平衡（相等相反）；受那方向上質(zhì)量分力，靜壓強沿該方向必然變化。

4、有勢質(zhì)量力：質(zhì)量力所做的功只與起點和終點的位置有關(guān)。力的勢函數(shù)：某函數(shù)對相應(yīng)坐標(biāo)的偏導(dǎo)數(shù)，等于單位質(zhì)量力在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的投影。

5、等壓面：流體中壓強相等的各點所組成的平面或曲面。也是等勢面、與單位質(zhì)量力矢量垂直、兩不混合平衡液體交界面必是等壓面。

6、靜壓強基本公式：平衡流體各點位置勢能與壓強勢能一定。

7、絕對壓強pabs：以沒有氣體分子存在的完全真空為基準(zhǔn)起算的壓強。

相對壓強p：以當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a為基準(zhǔn)起算的壓強，各種壓力表測得的壓強為相對壓強，相對壓強又稱為表壓強或計示壓強。

真空度pv：絕對壓強小于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱臄?shù)值。

測量壓強做常用的儀器有：液柱式測壓計和金屬測壓表。

液柱式測壓計包括測壓管、U形管測壓計、傾斜式微圧計和壓差計。

8、阿基米德原理：液體作用于潛體或浮體上的總壓力，只有鉛垂向上的浮力，大小等于所排開的液體重量，作用線通過潛體的幾何中心。

9、流體平衡微分：在靜止流體中，各點單位質(zhì)量流體所受質(zhì)量力與表面力相平衡。

10、靜壓強計量單位：應(yīng)力單位，液柱高單位，大氣壓單位。

11、靜止流體中應(yīng)力的特性。

（1）方向沿作用面的內(nèi)法線方向；（2）靜壓強的大小與作用面的方位無關(guān)各向同性。

12、由液體靜力學(xué)基本方程得到的結(jié)論（推論）：（1）靜壓強的大小與液體的體積無關(guān)；

（2）兩點的壓強差等于兩點之間單位面積垂直液柱的重量；

（3）在平衡狀態(tài)下，液體內(nèi)任一點壓強的變化等值地傳遞到其他各點。

1、描述流體運動的兩種方法：拉格朗日法和歐拉法。除個別質(zhì)點的運動問題外，都應(yīng)用歐拉法。

拉格朗日法：是以個別質(zhì)點為研究對象，觀察該質(zhì)點在空間的運動，然后將每個質(zhì)點的運動情況匯總，得到整個流體的運動。質(zhì)點的運動參數(shù)是起始坐標(biāo)和時間變量t的連續(xù)函數(shù)。歐拉法：是以整個流動空間為研究對象，觀察不同時刻各空間點上流體質(zhì)點的運動，然后將每個時刻的情況匯總起來，描述整個運動。空間點的物理量是空間坐標(biāo)）和時間變量t的連續(xù)函數(shù)。

2、定常流動=恒定流：如果流場中物理量的分布與時間變化無關(guān)，則稱為定常場或定常流動，當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)為零（與空間坐標(biāo)無關(guān)，則稱為均勻場或均勻流動，流線平行遷移導(dǎo)數(shù)為零）。

3、控制體：是空間的一個固定不變的區(qū)域，是根據(jù)問題的需要所選擇的固定的空間體積。它的邊界面稱為控制面。

4、跡線：流體質(zhì)點運動的軌跡，拉格朗日法。

5、流線：流場中的瞬時光滑曲線，曲線上各點的切線方向與該點瞬時速度方向一致（定常中流線形狀不隨時間變化且與跡線重合，除了奇點駐點不相交不突然轉(zhuǎn)折），歐拉法。流線構(gòu)成一管狀曲面，稱為流管。流線：表示某一瞬時流體各質(zhì)點運動趨勢的曲線，曲線上任一點的切線方向與該點的流速方向重合。（對的描繪）

6、流管流束總流：在垂直于流動方向的平面上，過流場中任意封閉的微小曲線上的點作流線所形成的管狀面稱為流管。流束：流管以內(nèi)的流體，稱之為流束。總流：由無數(shù)多個元流組成的，在一定邊界內(nèi)具有一定大小尺寸的實際流動的流體

7、流量、體積流量、質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)通過某一過流斷面的流體的量；單位時間內(nèi)通過斷面的流體體積；單位時間內(nèi)通過斷面的流體質(zhì)量。

8、一（二、三）元流：除時間坐標(biāo)外，流動參數(shù)隨一（二、三）個空間坐標(biāo)變化的流動。

9、理想伯努利方程：理想流體總機械能守恒。重力流體的位能、壓能、動能叫做位置、壓強、速度水頭。

10、皮托管：將流體動能轉(zhuǎn)化為壓能從而通過測壓計測量流體速度的儀器。

11、節(jié)流式流量計：通過節(jié)流元件前后壓差測定流量的儀器。

12、流線跡線相關(guān) 流線性質(zhì)：（1）在恒定流中，流線的形狀和位置不隨時間變化；（2）在同一時刻，一般情況下流線不能相交或轉(zhuǎn)折。在恒定流中流線與跡線重合，非恒定流中一般情況下兩者不重合，但當(dāng)速度方向不隨時間變化只是速度大小隨時間變化時，兩者仍重合。

差別：跡線是同一流體質(zhì)點在不同時刻的位移曲線，與拉格朗日觀點對應(yīng)，而流線是同一時刻、不同流體質(zhì)點速度方向與之相切的曲線，與歐拉觀點相對應(yīng)。

13、流動分類：（1）根據(jù)運動參數(shù)是否隨時間變化，分為恒定流和非恒定流；（2）根據(jù)運動參數(shù)與空間坐標(biāo)的關(guān)系，分為一元流、二元流和三元流；（3）根據(jù)流線是否平行，分為均勻流和非均勻流。

1、力學(xué)相似：實物流動與模型流動在對應(yīng)點上對應(yīng)物理量有一定的比例關(guān)系，包括幾何相似（實物流動與模型流動有相似的邊界形狀，一切對應(yīng)的線性尺寸成比例）、運動相似（實物流動與模型流動的流線幾何相似，對應(yīng)點速度成比例）、動力相似（實物流動與模型流動受同種外力作用，對應(yīng)點上對應(yīng)力成比例）。

2、相似準(zhǔn)則：使兩個流動動力相似，各項力符合的一定約束關(guān)系，包括雷諾準(zhǔn)則（相似流動的雷諾數(shù)相等，粘滯力相似；雷諾數(shù)為慣性力與粘滯力之比）、弗勞德準(zhǔn)則（相似流動的弗勞德數(shù)相等，重力相似；弗勞德數(shù)為慣性力與重力之比）、歐拉準(zhǔn)則（相似流動的歐拉數(shù)相等，壓力相似；歐拉數(shù)為壓力與慣性力之比）。

3、相似條件：滿足幾何相似、運動相似、動力相似，以及兩個流動的邊界條件和起始條件相似。

4、相似關(guān)系：幾何相似是運動相似和動力相似的前提與依據(jù);動力相似是決定兩個流動相似的主導(dǎo)因素;運動相似是幾何相似和動力相似的表現(xiàn)。

4、量綱和諧原理：凡正確反映客觀規(guī)律的物理方程，其各項的量綱必須是一致的。

6、量綱分析：方法是瑞利法和π定理，依據(jù)是量綱和諧原理。

7、為什么每個相似準(zhǔn)則都是和慣性力做比較？

作用在流體上的力除慣性力是企圖維持流體原來運動狀態(tài)的力外，其他力都是企圖改變運動狀態(tài)的力。如果把作用在流體上的各力組成一個力多邊形的話，那么慣性力則是這個力多邊形的合力，即牛頓定律F=ma。流動的變化就是慣性力與其他上述各種力相互作用的結(jié)果。因此各種力之間的比例關(guān)系應(yīng)以慣性力為一方來相互比較。

1、層流：流速較小時，水沿軸向流動，流體質(zhì)點沒有橫向運動，不互相混雜的流動狀態(tài)。

2、湍流（紊流）：流速較大時，流體質(zhì)點有劇烈混雜，質(zhì)點速度在橫縱向上均有不規(guī)則脈動現(xiàn)象的流動狀態(tài)。

3、臨界：管徑與運動粘度一定，從湍流變層流時，平均速度為下臨界速度，無量綱數(shù)為下臨界雷諾數(shù)（2320）。

4、水力半徑:總流過流斷面面積與濕周之比。

5、圓管中層流：只有軸向運動，定常、不可壓縮，速度分布的軸對稱性，等徑管路壓強變化的均勻性，管道中質(zhì)量力不影響流動性能。

6、哈根伯肅葉定律：圓管層流的K型分布得到速度分布，推求流量、粘度。

7、沿程損失：等徑管路中由于流體與管壁及流體本身的內(nèi)部摩擦（沿程阻力），使流體能量沿流動方向逐漸降低，可以用壓強損失、水頭損失（壓強水頭差—達(dá)西公式）、功率損失（水頭損失乘流量pg）表示。

8、尼古拉茲實驗：對圓管有壓流進(jìn)行了系統(tǒng)的沿程阻力系數(shù)和斷面流速分布的測定。層流區(qū)（2320），臨界區(qū)（4000，扎依欽科），光滑管湍流區(qū)（布拉休斯100000尼古拉茲），過渡區(qū)（柯列布茹克=阿里特蘇里用于三個阻力區(qū)），粗糙管湍流區(qū)（尼古拉茲=希夫林松）

9、局部損失：經(jīng)過管路附件時產(chǎn)生的壓強、水頭、能量損失（渦旋區(qū)和速度重新分布）。

10、長管短管：水頭損失絕大部分為沿程損失，局部損失可忽略的管路；水頭損失中沿程損失、局部損失各占一定比例的管路。

11、管路特性：水頭與流量的函數(shù)關(guān)系。

12、串聯(lián)管路流量等，總水頭損失等各段水頭損失和；并聯(lián)管路各段損失等，總流量為和。

13、管中水擊（液壓沖擊）：在有壓管道中，由于某種原因，使水流速度突然發(fā)生變化，同時引起壓強大幅度波動的現(xiàn)象。用間接水擊、過載保護(hù)、減小管路長度和增加管道彈性防止。

14、雷諾數(shù)與粘度、流速、管徑（大小）有關(guān)。

15、圓管層流流動時,其斷面的切應(yīng)力直線分布、流速拋物面分布。

1、薄壁厚壁孔口區(qū)別：厚壁孔口只有內(nèi)收縮，阻力系數(shù)分入口、斷面收縮、后半段沿程當(dāng)量蘇力系數(shù)三部分。

2、厚壁孔口流速系數(shù)小，速度小；流量系數(shù)大，流量大。

3、管嘴正常工作條件：長度不能太短，p不能太大。

4、管道：簡單管道（沿程直徑和流量都不變化的管道）、串聯(lián)管道（由直徑不同的管段順序連接起來的管道）、并聯(lián)管道（在兩節(jié)點之間并聯(lián)兩根或兩根以上的管道）。

5、孔口、管嘴出流和有壓管流各自的水力特點是：（1）孔口、管嘴出流只有局部水頭損失，不計沿程水頭損失，；（2）短管的局部水頭損失和沿程水頭損失都要計入，；（3）長管的局部水頭損失和流速水頭的總和同沿程水頭損失相比很小，按沿程水頭損失的某一百分?jǐn)?shù)估算過忽略不計。

7、相同的作用水頭下，同樣開口面積，管嘴的過流能力是孔口過流能力的1.32倍。