流体力学知识重点

流体连续介质模里：可以认为流体内得每一点都被确定群流体质点所占据，其中并无间隙,于就是流体得任一物理参数（》都可以表示为空间出标

跟时间得连续函数C,而且就是连续可微函数，这就就是流体连续介顺假说，即流体连线介质模型.

流体得力学特性

流动性：流体没彳i固定得形状，其形状取决于限制它将固体边界，流体在受到很小得切应力时，就要发生连续得变形，直到切应力

消失为止.

2,可压缩性：流体不仅形状容易发生攵化,而且在压力作用下体积也会发生变化.

粘滞性：流体在受到外部剪切力作用发生连续变形，即流动得过程中，其内部相应要发生对变形得抵抗，并以内擘擦得形式表现出

来,运动一单停止,内摩擦即消失.

牛的剪切定律：湎体层之间单位面积得内摩擦力与流体变形速率（速度梯度）成正比<）

无滑移条件：流体与固体3J面之间不存在相对滑动，即固体壁面上得流体速度与固体壁面速度相同，在静止得固体壁面上，流体速组为考.

理想流体：及粘度<）得流体，或称为无整流体

衣面张力：对于与气体接触得液体表面，由r衣面两侧分子引力作用得不平的，会就是液体衣面处r张紧状态，即液体衣面承受布拉伸力，液体衣

面承受得这种代伸力称为表面张力，

表面张力系牧：液体表面单位长改而体找I.得拄仲力称为表面张力系数.通常用用暗字母。表示.单位（）

毛细现象：如果将区他很小得两只破璃管分别插入水与水银中，管内外得液位将有明显得高度差,这种现象称为毛细现般，毛细现象就是由液体对

冏体表面用润湿效应与液体表面张力所决定得一种现象.

毛细现象液面上升离度（）

牛顿流体：有•大类液体.他们在平行层状流动条件下，其切应力<>与速度梯度<>衣观山观性关系.这类流体被移为牛顿型流体.初称牛顿流

体，

描述流体运动得两种方法

1.拉格朗H法：通过研究流体场中单个成点科运动规律，进而研究流体得整体运动规律，这一种方法称为拉格朝H法

2,欧拉法：通过研究流体场中某•空间点得流体运动规律,进而研究流体得整体运动规律，这•种方法称为欧拉法

迹缓：流体质点解运动轨迹级曲规称为刎

流城：流线就是任意时刻流场中存在得一条曲线,该曲线上流体筋点得速度方向与其所在W处曲线得切战方向一致，

流战有性质

除了速度为零或者无穷人存特殊点.外，经过空间一点只有一条流战，即流姓不能相交，因为每一时刻空间点只健被一个质点所占据，

只有一个速度方向.

2,流场中每一点都有激战通过，所有激战形成流统诺，

3,旅线将形状与位置K1时间用变化.但稳态流动时流纹得形状与位置不随时何而变化.

流线与边线得区别：流线与边线就是两个不同得藏念.流线就是同一时刻不同质力,构成得一条流体线,选线则就是同一成点在不同时刻经过得空间

点所构成得轨迹税,但就是柩态流动条件下,流税马进线就是史今得.

H角坐标系中得流战微分方程：（）

流竹得定义，在流场中做一条不与流线重合褥封闭曲线,则通过此曲线得所有流线将构成一个管状曲面.该管状曲面就称为流管。

流管得性加：根据流线不能相交得性质.直管灰面不可能行流体穿过.火次.与流线相类似.流管得形状•股就是的时间而变化得.单稳态流动时.

流皆得形状就是硝定得，工程实际中管道就是流管得特例，此时得流管表面即为管道内壁雨.

流体区别于刚体运动得特点：流体运动时，除了想刚体那样有平动与转动外,同时还有连族不断得变形,包括拉伸与剪切变的.而且的于变形连埃

不断.其变形也不能像囿体那样用变形仄御大小来度5L而必须用变形速率（单位时间得变形员）来度显.

修元流体践行战变形速率：冷位时间内线段L得相对伸长率，

微元流体跳得转动速率：流体微元观段在某•个平面内单位时间所转动知角度，即线段在该平面内转动得角速度,并约定在右手法则坐标系下，逆

时针转动得角速度为正.

跟元流体团得转动速率；徵元流体团在某•平面内用转动速率为该平面内两正交微元流体度各自转动用速度得平均值.

澈元流体团得剪切变形速率；微元流体团得躬切变也速率定义为平面内两正交澈元流体戏夹角对时间得变化率，

微元液体团用体枳影胀速率不可压缩犹体用在软性方程；微元流体归次体枳修联速率定义为单位对何金无施体⑷汨体枳膨胀率.

右加流动：若流场中QHO.则（）三个分量中只要有一个不为事,则称该流场中得流动为育族流动.又称为旋涡流动.

无旋流动：若流场中得潜盘处处为零，即流场中处处有（）则该流场内闿流动称为无旋流动，

强制涡，自由涡就是两种典型得平而旋转运动.

强制涡御特点：流场内各点具有相同得角速收<）.任意半径<）处流体得切向速度（>

自由润得特点：流场内各点单位桢业流体具有能状相同，半径处流体得切向速度（）

其中（）为君数.

型力流动：流体因兔力自发产生得流动.

压差流动：弃流体自身压力型做功产生得流动，

剪切流动或麻擦流动：仅对流体衣面施加剪切力使流体获得动能所产生得流动，

层流流动得速度分布：层彼时，各流体层之间仪奇分子动量扩散产生得相互作用，明管中期速度分布成抛物线形.

洲流流动得速度分布：洲通时.流体用大尺度用随机脉动使流体间将相互混合大为增强.《速度分布趋于留台形.即管壁附近速衣梯度很大,而中

心区速度分布平缓，这意味蓿湍流时流体与管壁卑擦力显著增加.

湍沛邦度，

对于湍流流动，除分子热运动外，同厝还存在流体微团在各个方向得曲机味动，因此沿渍动方向得切应力（）由这两种运动为横向动录拉救所

产生。

脓动速度各顼同性.

流动边界：一般折流场中得相界面，包括气一-液边界，液--液边界与流一-固边界.

固壁边界对流动得影响：I、影响流体流刃路径；2、对流体流动产生流动阻力。

定性尺寸：在流动力学中反映流场边界儿何形状,影响得特征尺寸称为定性尺寸（用L泛指）.

定性速度，反映湎场运动速度影响褥特价速度称为定性速度（用V泛指）.

根据流场定性速度V.定型尺寸L以及流场几何尺度得不同,固壁边界对流场得影响范惯就是不同解,由此可将流动问题分为两种类中：-：固壁边

界影响要传递到整个流场二：阳壁边界影响仅局限于壁面附近.

网管中褥流动：当流体以均匀速度（）（与平均速度相等）进入管口后，收管壁摩擦彰响，流体首先在近壁区建立速度梯度，近里区速度分布发生

变化，随齐流动向前发展,管壁得影响邃渐传递列管中心.遍及整个管道赦面.此后速度寸布形态不再改变，

进口区：通常将管壁影响达到背中心之前得洗动区称为进口区

发展中流动r进口区得流动称为发展中流动

从分发展区：进口区之后得流动区称为充分发展区

充分发展得流动：充分发展区对应用流动

进口区万充分发假区符流动行为是弁：进口区流动就处二维得•而无力发网区就处维得.

管内流动出诺数：（）

曳力；流体流动过程中沿流动方向作用于固体壁面得总力称为戋力。

流动IH力：固体壁面在流动方向对流体行反作用力称为流动阻力，

（）

形状用力：形状用力（）就是应体壁而上正乐力分布不均匀所产生得,又称为乐差用力.

摩擦用力：摩擦用力（）就是固体壁面上正压力分布不均匀所产生得.

原型管道得阻力系数：

顺量力：因须信力场作用产生得力,用于非接期力或者成为远程力.

表而力：流体表面受到与之接触得流体或存周体壁面得作用力.称为近程力.

附加止应力（）：反映粘性运动流体得线更形产生得表面力（法向）。

切应力＜＞：反映黏性运动流体剪切变形产生得表面力（切向）

对于理想流体或若对于静止流体,（）C均为零

压力P得大小与其表血取向就是无关褥.

静止流场中任意一点处得压力值与流体表面取向无关

压力得方向总就是指向所取衣面（即沿表面外法设得负方向）

惯性坐标系中任何物体处于部止得必要条件：作用在物体上用外力总与及外力矩与均为零

外力学基本方程：

质量力指向压力增加得方向

不可压缗第止冻场中超量力有势，所以其流体分界面必然就是等压面与等势面

流体密度只就是压力得函数附流场称为正压流场

型力场静止流体得压力微分方程：

如果将坐标原点置于自由液面,并令自由液而压力等于大气压力,即给定边界条件（）则对式（）积分为O

等压面方程：z=c

对于连通管路或者容僻系统中得同一种静止液体,在同一水平位置只有相同得压力

承力场静止液体之间得分界面就是等压面

达朗贝尔原理：质量为m得物体以加速康a运动时要受到加通度反方向得惯性力得作用，其愀性力为一ma,即单位防城惯性力为一u.旦忸性力与

物体所受到得其她外力构成平衡力系，

系统：系统就就是晌定不变得物施集合

捽制体：控制体就就是根擀需要所选择附具有确定也置与形状得流场空间

控制体得特点：边界形状不变而内部得质量可变

通过一截面得跳盘流及取决「此鼓面上流体得法向速度

质后通量：於位面积得颇做流知（）

侦量守恒方程：

枪态系统得质后守恒方程：柩态流动时,控制体内得总质量与时间无关.即（）

动量守恒方程：

流体能疥一般划分为

I.储存能：储存能就是流体因物质内部做微观运动与物质整体宏观运动具有备施贵,包括।内能，动能,位能

2,迁移能：迁移健就是流体系统与外界经行热，功交换过程中传递得能城，包括热IRQ或功能W

突扩管得压头变化由两部分构成

1.涡流耗故使乐力下降＜压力能损失）

2.流通面积扩大使流体动能转化为压力能,导致压头升高.

突缩管压力降由两郃分构成

1.因局制阻力损失产生得压力降

2.因流通面积缩小C.流体压力能转换为动能产生得压力降

常见边界条件：

1.固壁一一液体边界（）

2.液体——液体边界（）

3.气体——液体边界（）

柩念：息味着整动过程与时间无天

一推流动：流体只在一个坐标方向上流动，旦流体速度得变化也只与一个空间坐标有关，

不可压缗流体得得到棺态流动，流体速度沿流动方向得变化必然为零,即（）

由于流体速度沿流动方向没有变化褥流动称为充分发展得流动，因此，不可压缩流体御一推流动必然属于充分发展得流动，

乐差流：也进出口两端得压力差产生存流动

剪切流：由于两壁面得相对运动产生得流动

这两种因素也可能同时存在，对于非水平平壁间得狭注流动，还将受到点力得彰响

狭继流动得边界条件：＜＞

管内得切应力与速度分布：对下削管内得流动,壁面速度为零，且由丁•对称性，管中心找上速度怫度也必然为零，故边界条件为《〉

网形食管内流动得边界条件：

降服流动就是靠!R力产生得，与管内流动与狭缝流动相比，其特点就是：液燃得一便与大气接触,为典型得液一一气边界条件，由『液胰得一他与

大气接触,故沿流动方向没有压力茏。

液腰两W1分别与固壁与大气接触，其边界条件就是：（）

不可乐爆流体得连续性方程：

速度得附度（体卷取率"M｛。休积得沛体.整位时间内得体和

对于不可压缩流体沿力方向得•跑流动，其连续性方程为（＞

体积力：体积力就是由于外力场得作用在微元体整个体积上所产生得力.乂称沏体力或音所运力.

衣面力：作用于流体表的得力.

动量通用：单位时间单位面枳触人输出得动瞅

动量通疑=侦址通址-流体速度

质fit流显=质显通*♦流通面积

斯托克斯三个假设।

I,应力与变形速率成然性关系

2,应力与变形速率得关系各项同性

3.静止流场中.切应力为事.各正应力均等于静压力,即（0

正应力与或变形率：流体正应力由两部分内成：一部分就是流体静压力产生得正应力：另一部分就是粘性流体运动变形产生褥正应力（拉伸或压缩

应力），且仅与流体变形速率即（＞

正应力与静压力：精致条件下流体得正应力数值上等于流体静压力p,且为止应力为（0

p==

虽然运动流体得三个正应力在数值上一般不等F压力值，但她的得平均值总就是与静压力大小相等得

一维流动就是.其流场中任一点得正应力与静止流体得情况一样.郎等于流体静压产生用上应力-P

N-S方程只就是用与牛恢流体

应用条件

只适用于牛帕流体层流流动，湍流流动必考

必考

平而流动就是指整个渔场中流体速度都平行于某一半面.且液体各物理盘在于该平面垂直寻方向上没有变化得流动

流体运动区别于刚体运动得特点；流体徽元团在运动过程中除了有平移运动与旋转运动外，还仃连续不断打得变形，包括践变形与角变形，

有旋与无蚯：根据流体微元团本身就是否加弱,流体运动可分为有旋流动与无旋流动，如果流体微元团得角速度W在流场中处处为零，加徐为无

族流动,否则为右旋流动.＜0

对于自由涡，（）顾流动就是无旋得，对7速制涡，（0故流动为有旋

线渝a线而a：就就是线段弓透过线段得法向速度将乘机

速度环加速改坏盘就就是封闭曲城上得切向速度＜）沿封闭曲线褥枳分

等流函数战为流践

必考7-I3A

等势线令速傻势函数等于曲线簇就就是号班线

流网流戏与等势找相交所抵成得表示流切特性得网戏称为流网

必有eg7-3

理想流体绕固定圈柱体行流动流动可视为由X方向汨平行直我等流速与偶极流挣加而成

可见驻京处压力最大P=l.在二十度就是p=（）.在上.下顶点处压力最小.为负压,p=-3

势函数与流函数一流动可视为由x方向件平行直线等速流,偶极流与顺时针点:就得无加合成

勺格努斯效应转动I用柱体平行流中要受到垂直于平行流动方向上得作用力.类似条件下传球体或拧其她物体也会受到这样为力.

流体力学实验得研究方法：I加物实验2比拟实验3模型试验

流体相似包括：I几何相似2运动相似3动力相似

儿何相似：模型流动得边界形状与原型相似.即任流场中模型与原型流动边界窗对应边要成一定比例.

运动相似：几何相似得两个流动系统中用对应流戏形状也相似。

动力相似：在两个几何相似.运动相似知运动系统中，对应点处作用得相同性质力F得方句相同大小成一定比例.

相似准则就髭流动相似均充分必要条件.建立相似准则一般甫两种途径：

对于已有流动微分方程描述褥何壮，可直按根据微分方程与相似条件导出相似准则，对于it没能建立微分得问期，只妾知遒彭响流动过程得物理参

数,则可通过员纲分析方法导出相似准则.

雷诺数Re：雷诺数就是与液体性质有关褥相似数，表示惯性力与新性力之比，W（＞

欧技数Eu;就是与压力有关得相似数.内比也称为压力相似数.表示乐力与惯性力之比.

佛鲁谯数Fr：例令德数就是与电力付关得相似数,亦称为型力相W数,表示惯性力与电力之比

流体力学中加携木得物理僦有长度，旗量，时间，热力学温度

北纲与谐族理：只有此纲相同得物理量才能相加减，所以正确得物理关系式中各加与项存量纲必须就是相同得，等式两边双量纲也必家就是相同处，

这就就是V纲与谐原理，

肽纲分许方法包括：瑞利方法与白金汉姆方法

白金汉婢法（pai定珅）域本原理：若某一物理过程需要几个物理参数来描述.且这些物珂参数涉及r个基本殳纲,则此物珅过程可用n-r个无量纲

特征数来描述,这些无量纲特征数称为pai项.

模型应与原型相似，这种模型称为正太姆

临界雷诺数：从层流过渡到湍流所对应斛雷诺数

影响条件：进I」处得扰动,管道入LI得形状.管鸵粗粒度笄因数

湍流逑度：用脓动量得均方根值来反映湍流脓动得演烈程度C

流体做湍流流动时，流体层之间除了存在切应力之外，还存在新湍流肽动引起得阳加切应力（雷诺应力）

普朗特混合长陵理论：湍流中流体为微团得不规则运动与气体分子得誉运动相似.因此.可借用分子运动论中建立黏性的力与速度梯度之向关系得

方法来研究湍流中宙法应力与时均速度之间得关系。

肇面附近得湍源可分成近里黏性底层，过渡只，湍流核心区三个区域.

在靠近畸面沟粘性底层中.需潜应力近小于料性应力

在黏性底层区,速度分布就是线性行

在海流核心区布诺成力远大于黏性应力

湍流核心区速度显半对数分布

拓性应力与缶诺应力有相同得量级

通常采用e表示除内表面粗桂峰得平均高度,称为绝对粗糙度,3D称为相对粗糙度，其中D为泞内径.

对于湍流流动，粗糙度对速度与阻力有显著影响，并且可将粗幅管湍流分为三种不同行情兄，即水力光滑管，过渡型圆管与水力粗粮管，

沿程用力,沿程阻力损失,管道沿程压力降：EK降由睬擦耗做而产牛..通常将因为管道壁面产生为阻力称为沿程阻力.由此产牛•解出头损失称为沿

程压力损失对应用压降称为管道沿程压降.

局都阻力，局部阻力损失,局部压降：将流动方向突然改变产生用阻力称为局部阻力,由比产生得压头损失称为局部阻力损失，对应得压降称为局

部压降.

阻力损失就是管道设计所考虑得主要问即.

进口段长度：

1,速度分布充分发板所需得长度

2.曳面上切应力值达到充分发展所需得进口段长度

进口段01力：

I.粘性应力（对于涮流,还包括击送应力），引起得用力搅失

2,核心区流体被加速引起得阻力损失

层流进n段阻力：最大——减小一一确定值

湍流进【।段阻力：最大一一减小一一回升——减小一一确定位

主流与次流r

为什么弯管比直管传热效率大：

流动分两现晶：流体流绐每头等管件时生法方向发生改变.所产生得离心力将使流体里面存压力分布发生变化,从而引起解流体褥漏旋运动.

穹管得阻力：弯管得乐头损失就是由壁面摩擦,流动分离与次流因素造成得，管道弯曲程度越大,压头损失也越大.

普朗特边界层理论（境物体得大相送数流动可分为两个区域）

1.壁面很薄得流体层区域,和为边界层，边界层内流体整性作用极为由要，不可以忽略，

2.边界层以外得区域，称为外流区，该流区内得流动可眠成就是理想流体得流动，

将流体速度从u=O到u=O、99u0对应得状体层厚度为边界层厚度•用（）去示，u=0处（即同体壁面）为边界层内边界.u=O、99O处就就是边

界层得外边界，

边界层御引入,从动力学解角度将嫌流流动划分为两个区域：

1.黏性力占主导得边界层区

2.惯性力作用占主导得外流区

普朗特边界层方程得边界条件；

流体沿弯曲里面得绕流中，边界层内会伴随产生压差，从而可能导致边界层脱离物体表面，产生边界层分掰现象，其次，由丁弯曲壁面不用平行「

来流且压力分布不均.因而壁面总阻力通常就包括摩擦阻力与压并胤力，形状用力连个法；3

发生边界层分省后,在物体后部形成分禹区,分禹区将严重影响外流区得边界.因此,这时已经不能认为黏性起作用得区域只就苑限制在14体物面

附近一层很薄得流体中，边界层理论不在适用.

整性流体在顺压力梯度与零压力梯度将条件下，不可能出现边界层分感，所以边界层分离只可能在逆压力梯度科条件下发生.

饶流流动中，固体对流体得作用总力分为两部分：

平行于流动方向得作用力即绕流总H1力Fd.垂直于流动方向得作用力Ft、

影响触粒沉降速度得因素：I浓度得影响2阴壁效应3非珏形度得影响

叶轮机械乂称为透平机械

根据流体得流动方式,叶轮机械分成彳仝流式与轴流式两件类型.

流体力学模型假设：

1.在控制体得进出口.流体均为一维流动.且方向任意.

2,控制体内为粒态流动

3.拴制体与外界无热交按

4.控制体内无化学反映

流体旋转运动一般分为三种形式：I.自n涡运动2.岸制涡运动3.组合涡运动

放流器中气体流动过程得描述：

工业中产生过渡压力得四种方法：1,龙力2.抽直空3.加压4,离心力

过渡压力dpc由两部分组成：微元滤饼两面得压力差dp.微元内液体得离心力.

流体在转鼓内得流动-:种理论：活塞流动理论,层流流动理论流线流动理论

液体与气体得粘性有何区别？原因就是什么？答：答：（1》•温度升高时液体得粘满系数碌低，流动性增加，这就站因为液体得拈性主要就是由分

子间得内聚力造成对.混度开高时,分子间褥内聚力破小.粘滞系数就要降低.＜2）温度升高时.气体得粘滞系数增大.造成气体粘性得上要你内

时气体内部分子得热运动.当温吱升尚时，气体分子得热运动得速度加大，速度不同得相邻气体层之间将防址与动量交换随之加剧，所以，气体得

粘性将增大，

作用在流体上褥力，包括哪些力？答：作用在流体上得力，按力得々现形式分为限量力与表面力两类.侦fit力包括田力、在战惯性力与离心炭性力；

表面力包括压力与切力.

流体静压力有嗯些特性？容：（1）国压力方向永远沿若作用面为内法线方向：（2）静止流体中任何•点上各个方向得静压力大小相等，与竹用方向

无关。

等反面及其特性就是什么？答：淤压力相等得各点所组成得而称为等JK而.等压而得特性有：＜1）等