第一篇：浙江大學(xué)流體力學(xué)實驗注意事項2012

2012年流體力學(xué)實驗注意事項

一、本學(xué)期流體力學(xué)實驗自10月22日開始，內(nèi)容如下

I．CAI（計算機(jī)輔助實驗）

1． 根據(jù)教師安排，操作計算機(jī)；

2． CAI成果分析中之?dāng)?shù)據(jù)，不得記錄于報告中；

3． 請勿在計算機(jī)上操作與本實驗無關(guān)的內(nèi)容。

II．演示類實驗

選擇任1項，回答其分析討論題。

III．操作類實驗

1． 必做實驗4項：靜水、能量、動量、沿程；

2． 選做實驗2項：其它實驗至少選做二個；

二、實驗室開放時間

1、本實驗室實行彈性開放式教學(xué)實驗，每周一、周二、四下午

（13：15~17：00）開放。在首次實驗后，學(xué)生可在實驗室開放時間，自行安排完成實驗。

2、在其它工作時間，五人以上可一起提前一天預(yù)約。預(yù)約方式： 電話： 章老師，祝老師 88206145zhangjjcivil@zju.edu.cn

三、實驗要求

1、進(jìn)入實驗室前必須認(rèn)真閱讀實驗中心的實驗室須知；

2、實驗前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗教材—《應(yīng)用流體力學(xué)實驗》；

3、操作類實驗每組人數(shù)1 ~ 5人；

4、實驗完成后，須在實驗登記冊上注明實驗完成日期；

5、實驗報告要求用學(xué)校統(tǒng)一的實驗報告紙，內(nèi)容要求包括課程名稱、實驗項目、內(nèi)容和原理、實驗設(shè)備、數(shù)據(jù)記錄和處理、分析思考等。

6、操作類實驗應(yīng)在2013年1月3日前完成，由小班統(tǒng)一收集上交實驗室指導(dǎo)教師（西四211）。

7、上交實驗報告時，需附一份本學(xué)期實驗心得小結(jié)。

實驗老師聯(lián)系電話：章軍軍老師：***（短號651307）

祝麗麗老師：***（短號682751）

第二篇：流體力學(xué)課件

流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，主要研究在各種力的作用下，流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動狀態(tài)以及流體和固體界壁間有相對運(yùn)動時的相互作用和流動規(guī)律。下面小編給大家?guī)砹黧w力學(xué)課件，歡迎大家閱讀。

流體力學(xué)課件

一、流體的基本特征

1.物質(zhì)的三態(tài)

在地球上，物質(zhì)存在的主要形式有：固體、液體和氣體。

流體和固體的區(qū)別:從力學(xué)分析的意義上看，在于它們對外力抵抗的能力不同。

固體：既能承受壓力，也能承受拉力與抵抗拉伸變形。

流體：只能承受壓力，一般不能承受拉力與抵抗拉伸變形。

液體和氣體的區(qū)別：氣體易于壓縮;而液體難于壓縮;液體有一定的體積，存在一個自由液面;氣體能充滿任意形狀的容器，無一定的體積，不存在自由液面。

液體和氣體的共同點：兩者均具有易流動性，即在任何微小切應(yīng)力作用下都會發(fā)生變形或流動，故二者統(tǒng)稱為流體。

2.流體的連續(xù)介質(zhì)模型

微觀：流體是由大量做無規(guī)則運(yùn)動的分子組成的，分子之間存在空隙，但在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1cm3液體中含有3.3×1022個左右的分子，相鄰分子間的距離約為3.1×10-8cm。1cm3氣體中含有2.7×1019個左右的分子，相鄰分子間的距離約為3.2×10-7cm。

宏觀：考慮宏觀特性，在流動空間和時間上所采用的一切特征尺度和特征時間都比分子距離和分子碰撞時間大得多。

(1)概念

連續(xù)介質(zhì)(continuum/continuous medium)：質(zhì)點連續(xù)充滿所占空間的流體或固體。

連續(xù)介質(zhì)模型(continuum continuous medium model)：把流體視為沒有間隙地充滿它所占據(jù)的整個空間的一種連續(xù)介質(zhì)，且其所有的物理量都是空間坐標(biāo)和時間的連續(xù)函數(shù)的一種假設(shè)模型：u =u(t,x,y,z)。

(2)優(yōu)點

排除了分子運(yùn)動的復(fù)雜性。物理量作為時空連續(xù)函數(shù)，則可以利用連續(xù)函數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來研究問題。

3.流體的分類

(1)根據(jù)流體受壓體積縮小的性質(zhì)，流體可分為：

可壓縮流體(compressible flow)：流體密度隨壓強(qiáng)變化不能忽略的流體。

不可壓縮流體(incompressible flow)：流體密度隨壓強(qiáng)變化很小，流體的密度可視為常數(shù)的流體。

注：

(a)嚴(yán)格地說，不存在完全不可壓縮的流體。

(b)一般情況下的液體都可視為不可壓縮流體(發(fā)生水擊時除外)。

(c)對于氣體，當(dāng)所受壓強(qiáng)變化相對較小時，可視為不可壓縮流體。

(d)管路中壓降較大時，應(yīng)作為可壓縮流體。

(2)根據(jù)流體是否具有粘性，可分為：

實際流體：指具有粘度的流體，在運(yùn)動時具有抵抗剪切變形的能力。

理想流體：是指既無粘性又完全不可壓縮流體，在運(yùn)動時也不能抵抗剪切變形。

二、慣性

一切物質(zhì)都具有質(zhì)量，流體也不例外。質(zhì)量是物質(zhì)的基本屬性之一，是物體慣性大小的量度，質(zhì)量越大，慣性也越大。單位體積流體的質(zhì)量稱為密度(density)，單位：kg/m3。

三、壓縮性

1.壓縮性

流體的可壓縮性(compressibility)：作用在流體上的壓力變化可引起流體的體積變化或密度變化，這一現(xiàn)象稱為流體的可壓縮性。壓縮性可用體積壓縮率k來量度。

2.體積壓縮率k

體積壓縮率k(coefficient of volume compressibility)：流體體積的相對縮小值與壓強(qiáng)增值之比，即當(dāng)壓強(qiáng)增大一個單位值時，流體體積的相對減小值。

3.體積模量K

流體的壓縮性在工程上往往用體積模量來表示。體積模量K(bulk modulus of elasticity)是體積壓縮率的倒數(shù)。

k與K隨溫度和壓強(qiáng)而變化，但變化甚微。

說明：a.K越大，越不易被壓縮，當(dāng)K時，表示該流體絕對不可壓縮。

b.流體的種類不同，其k和K值不同。

c.同一種流體的k和K值隨溫度、壓強(qiáng)的變化而變化。

d.在一定溫度和中等壓強(qiáng)下，水的體積模量變化不大

一般工程設(shè)計中，水的K=2×109 Pa，說明Dp =1個大氣壓時。Dp不大的條件下，水的壓縮性可忽略，相應(yīng)的水的密度可視為常數(shù)。

四、粘度

1.粘性

粘性：即在運(yùn)動的狀態(tài)下，流體所產(chǎn)生的抵抗剪切變形的性質(zhì)。

2.粘度

(1)定義

流體的粘度：粘性大小由粘度來量度。流體的粘度是由流動流體的內(nèi)聚力和分子的動量交換所引起的。

(2)分類

動力粘度：又稱絕對粘度、動力粘性系數(shù)、粘度，是反映流體粘滯性大小的系數(shù)，單位：N"s/m2。

運(yùn)動粘度ν：又稱相對粘度、運(yùn)動粘性系數(shù)。

(3)粘度的影響因素

流體粘度的數(shù)值隨流體種類不同而不同，并隨壓強(qiáng)、溫度變化而變化。

1)流體種類。一般地，相同條件下，液體的粘度大于氣體的粘度。

2)壓強(qiáng)。對常見的流體，如水、氣體等，m值隨壓強(qiáng)的變化不大，一般可忽略不計。

3)溫度。是影響粘度的主要因素。當(dāng)溫度升高時，液體的粘度減小，氣體的粘度增加。

a.液體：內(nèi)聚力是產(chǎn)生粘度的主要因素，當(dāng)溫度升高，分子間距離增大，吸引力減小，因而使剪切變形速度所產(chǎn)生的切應(yīng)力減小，所以m值減小。

b.氣體：氣體分子間距離大，內(nèi)聚力很小，所以粘度主要是由氣體分子運(yùn)動動量交換的結(jié)果所引起的。溫度升高，分子運(yùn)動加快，動量交換頻繁，所以粘度增加。

3.牛頓內(nèi)摩擦定律

a.牛頓內(nèi)摩擦定律： 液體運(yùn)動時，相鄰液層間所產(chǎn)生的切應(yīng)力與剪切變形的速率成正比。

說明：

1)流體的切應(yīng)力與剪切變形速率，或角變形率成正比?！獏^(qū)別于固體的重要特性:固體的切應(yīng)力與角變形的大小成正比。

2)流體的切應(yīng)力與動力粘度m成正比。

3)對于平衡流體du /dy =0，對于理想流體m=0，所以均不產(chǎn)生切應(yīng)力，即t =0。

b.牛頓平板實驗與內(nèi)摩擦定律

2.牛頓流體、非牛頓流體

牛頓流體(newtonian fluids)：是指任一點上的剪應(yīng)力都同剪切變形速率呈線性函數(shù)關(guān)系的流體，即遵循牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體。

非牛頓流體：不符合上述條件的均稱為非牛頓流體

第三篇：(流體力學(xué)定義)

流體力學(xué)定義：

研究流體的平衡及運(yùn)動規(guī)律 流體與固體之間的相互作用規(guī)律 以及流體的機(jī)械運(yùn)動與其它形式的運(yùn)動之間的相互作用規(guī)律的一門科學(xué)流體特征：

流體具有受到任何微小剪切力都能產(chǎn)生連續(xù)形變的特征 即流體的流動性 不能抵抗拉力和切向力 但能承受壓力流體連續(xù)介質(zhì)模型：

流體由流體質(zhì)點組成 流體質(zhì)點充滿所占空間 流體質(zhì)點之間無任何間隙存在 流體質(zhì)點是微觀上充分大 宏觀上充分小的分子團(tuán)

流體的壓縮性：

在一定溫度下 作用在流體上的壓強(qiáng)增高時流體的體積將減小 這種特性稱為流體的壓縮性 不可壓縮流動與不可壓縮流體： 流體的壓縮性及相應(yīng)的體積彈性模量是隨流體的種類 溫度和壓力而變化的 當(dāng)壓縮性對所研究的流動影響不大 可以忽略不計時 這種流動稱為不可壓縮流動 反之稱為可壓縮流動流體的膨脹性：

在壓強(qiáng)一定的條件下 隨著流體溫度升高 其體積增大的性質(zhì)稱為流體的膨脹性流體的粘性：

粘性是指流體微團(tuán)發(fā)生相對運(yùn)動時產(chǎn)生切向做功的性質(zhì) 是流體發(fā)生機(jī)械能損失的根據(jù)溫度對粘性的影響： 液體隨溫度的升高 液體的粘度減小氣體：隨溫度的升高氣體的粘性增加

實際流體與理想流體： 實際流體具有粘性 因此在流體流動時都產(chǎn)生粘性力 忽略粘性或假定沒有粘性的流體稱為理想流體

作用在流體上的力：1 表面力 包括壓力 切向力 2質(zhì)量力靜力學(xué)：研究流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的平衡條件及其內(nèi)部的壓力分布規(guī)律。

靜止流體的壓強(qiáng)特征： 1流體靜壓強(qiáng)方向沿著作用內(nèi)面法線方向，即垂直指向作用面。2靜止流體中任意一點的靜壓強(qiáng)與作用面方位無關(guān)，即在靜止流體中的任意點上，受到來自各個方向的靜壓強(qiáng)大小均相等。壓強(qiáng)的表示方法：絕對壓強(qiáng) 相對壓強(qiáng) 真空壓強(qiáng)

靜力學(xué)基本方程的幾何意義：z 位置水頭 p/ρg 壓強(qiáng)水頭，z +p/ρg 總水頭。

靜力學(xué)基本方程的物理意義： 位置水頭z表示單位重量的流體從某一基準(zhǔn)面算起所有的位置勢能。簡稱比位能。壓強(qiáng)水頭p/pg表示單位重量流體從壓強(qiáng)大為大氣壓強(qiáng)算起所具有的壓強(qiáng)勢能簡稱比壓能

靜止流體作用在壁面上的力總壓力：

靜止流體作用在任意形狀面上的總壓力大小等于平面形心處的壓強(qiáng)乘以該平面的面積。靜止流體作用在曲面上的總壓力的大小和方向：

水平方向：水平方向投影面上所受的力。

垂直方向：壓力體的液重。壓力體：

由液體的自由表面（或其延伸面）承受壓力的曲面和由該曲面的邊線向上垂直引伸到自由液面（或其延伸面）的各個表面所圍成的體積。它是為求靜止流體作用在曲面上的力的垂直分量 拉格朗日法：

著眼于流體質(zhì)點本身的運(yùn)動情況，考察流體質(zhì)點運(yùn)動的全過程，所以又稱跟蹤法。歐拉法：

著眼于流場的某個固定位置 觀察不同流體質(zhì)點流經(jīng)該位置時的參數(shù)變化情況。又稱站崗法。跡線：

同一流體質(zhì)點在一段時間內(nèi)的運(yùn)動軌跡線稱為跡線。流線：

某一瞬時，在流場中畫出由不同流體質(zhì)點組成的空間曲線，該曲線上任一點的切線方向與流體在該點的速度方向一致，這條曲線即為流線。

流管：在流場中任取一條不是流線的封閉曲線L 過曲線上各點做流線，由這些流線圍成的一個管狀曲面 稱為流管。

流束：流管內(nèi)全部流體的總和，稱為流束。

有效斷面： 在流束或總流中，與所有流線相互垂直的斷面稱為有效斷面。濕周 水力半徑 緩變流和急變流：

緩變流是指流場中流線之間夾角較小和流線曲率半徑比較大的流動。不同時具備上面兩個條件的流動稱為急變流 流函數(shù)的性質(zhì)： 1等流函數(shù)線為流線

2平面流動中任意兩條流線間的流函數(shù)差值等于兩條流線間的單寬流量

層流 流體呈層狀流,層與層之間不相摻混

湍流 流體質(zhì)點邊撞擊邊摻混邊流動

邊界層（附面層）：流體固壁附近的一個很薄的粘性流體流動層，在此薄層內(nèi)流體速度梯度很大，薄層外流體速度梯度很小 粘性底層：

貼近壁面處厚度極薄的流體層，在這一層中，受壁面的制約 流動仍保持為粘性層流狀態(tài)過渡區(qū)：

在粘性底層外有一個由粘性底層向湍流區(qū)發(fā)展的過渡層湍流區(qū)：

在距壁面稍遠(yuǎn)處 流動為充分發(fā)展的湍流狀態(tài) 此區(qū)域稱為湍流區(qū)

水力光滑管: 當(dāng)雷諾數(shù)較小時，近壁處粘性底層完全掩蓋住管壁粗糙突起,此時粗糙度對湍流不起作用.水力粗糙管: 隨著雷諾數(shù)增加,當(dāng)管壁突起完全暴露在湍流區(qū)時形成粗糙管.幾何相似；

指原型流動與模型流動的空間及邊界對應(yīng)的幾何尺寸稱比例運(yùn)動相似

指原型和模型兩個流場的空間和邊界所對點上的速度方向相同 大小成比例動力相似

指原型和模型兩個流場對應(yīng)點上的各種同類力方向相同 大小成比例

歐拉數(shù)物理意義 壓力與慣性力的比值

雷諾數(shù)物理意義 慣性力與粘性力的比值 局部阻力產(chǎn)生的原因

1流動中流速的重新分布 2在漩渦中粘性力做功3流體中質(zhì)點相互摻混 撞擊引起的變化 減小局部損失的措施:減少沿程損失.1.減小管道長度L.2.合理增大管徑d.3降低管壁當(dāng)量粗糙度.4.盡可能采用圓管.5.降低系統(tǒng)粘度

壓力管路: 凡是液體充滿全管,并在一定壓差下流動的管路成為壓力管路

長管：指流體沿管路流動時的水頭損失以沿程損失為主 而局部損失和速度水頭二者的總和與沿程阻力相比很小

短管 指流體沿管道流動時局部損失和速度水頭在損失中所占比例較大

串聯(lián)管路:不同管徑的管段逐漸收尾連接而成的管路.并聯(lián)管路:入口端和出口端分別連接在一起的兩條或兩條以上的簡單管路或串聯(lián)管路.串聯(lián)管路各段流量相等 總阻力為各段阻力之和 并聯(lián)管路總流量為各支管流量之和 各支管阻力都相等

水擊現(xiàn)象：

在有壓管路系統(tǒng)中 由于閥門突然關(guān)閉或開啟（或其它原因）使管內(nèi)流速發(fā)生突然變化 從而引起管內(nèi)壓力急劇交替升降的現(xiàn)象稱為水擊現(xiàn)象 水擊波的傳播過程: 1.當(dāng)閥門關(guān)閉后t=1/c時刻水擊壓力波傳至管路入口處.此時管路中液體全部收到壓縮.并停止了流動.同時整個管壁受壓膨脹.此過程為減速增壓過程.2.當(dāng)t=2/c時管內(nèi)壓力全部恢復(fù)到起始壓力.并以U速度倒流.同時管壁全部恢復(fù)原狀.3.當(dāng)閥門關(guān)閉后t=3/c時.減壓波傳到管道入口處.主管內(nèi)流體處于低壓靜止?fàn)顟B(tài),管壁處于收縮狀態(tài).4.在t=4/c時,不平衡斷面一次以速度C傳到閥門處.而此時正是第一個過程的開始.水擊: 由于某種原因引起管內(nèi)液體流速突然變化,例如迅速開關(guān)閥門.突然停泵等.都會引起管內(nèi)壓力突然變化.這種現(xiàn)象叫管路中的水擊減小水擊的措施:

1適當(dāng)延長閥門開閉時間 2縮短受水擊影響的管道長度來降低水擊壓力

3減小閥門關(guān)閉前管道中流速以減小水擊壓力

4在管路適當(dāng)位置上設(shè)置蓄能器,以吸收壓能.減小水擊壓力 5水擊壓力與水擊壓力波傳播速度有關(guān) 減小水擊壓力波速度就能減小水擊壓力流體質(zhì)點：宏觀上充分小，微觀上充分大的分之團(tuán)

流體的運(yùn)動方式：

1、平移運(yùn)動

2、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動

3、變形運(yùn)動（線變形和角變形）

控制體：對于流體可用流道中連續(xù)流動的流體的某一定界來推導(dǎo)，則這個界區(qū)叫做控制體。等壓面 在一種連續(xù)的靜止流體中 靜壓力相等的各點組成的面 性質(zhì)1等壓面就是等勢面2作用在靜止流體中的任一點的質(zhì)量力與通過該點的等壓面垂直3兩互不相混的流體處于平衡狀態(tài)時他們的分界面是等壓面 不可壓縮流體：在流動過程中密度不變的流體為不可壓縮流體 為什么要減小水擊；水擊現(xiàn)象的出現(xiàn)將影響管路系統(tǒng)的正常運(yùn)動和水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 造成管壁和關(guān)鍵的破裂

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(yùn)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(yùn)動，產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力抵抗這種運(yùn)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(yùn)動而產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)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(yùn)動。, 10，渦旋強(qiáng)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(yùn)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?？梢圆坏扔诹?，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(yùn)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(yùn)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(yùn)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??；ν由μ推導(dǎo)而來：??

?區(qū)別：μ是動力量（Pa?s），ν是運(yùn)動量?(m/s);后者不包括力的量綱而僅僅具有運(yùn)動量綱。5，描述液體運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動時所描繪出來的曲線，與歐拉觀點聯(lián)系。在定常運(yùn)動時，二者必然是重合的。

定常運(yùn)動：流場內(nèi)函數(shù)不依賴時間t的運(yùn)動稱為定常運(yùn)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(yùn)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(yùn)動，所以該運(yùn)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(yùn)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(yùn)動而運(yùn)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(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(yùn)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(qiáng)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(qiáng)時，流體體積的相對變化率，壓強(qiáng)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(qiáng)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(yùn)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(yùn)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(qiáng)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(qiáng)和溫度的變化趨勢及不同的原因。

答：氣體的粘度不受壓強(qiáng)影響，液體的粘度受壓強(qiáng)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(yùn)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(qiáng)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(qiáng)）。

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(qiáng)是一點上流體靜壓力的強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)基本公式：平衡流體各點位置勢能與壓強(qiáng)勢能一定。

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

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

真空度pv：絕對壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱臄?shù)值。

測量壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)的大小與液體的體積無關(guān)；

（2）兩點的壓強(qiáng)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(qiáng)的變化等值地傳遞到其他各點。

1、描述流體運(yùn)動的兩種方法：拉格朗日法和歐拉法。除個別質(zhì)點的運(yùn)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(yùn)動，然后將每個質(zhì)點的運(yùn)動情況匯總，得到整個流體的運(yùn)動。質(zhì)點的運(yùn)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(yùn)動，然后將每個時刻的情況匯總起來，描述整個運(yùn)動?？臻g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(yùn)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(yùn)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?？偭鳎河蔁o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(jī)械能守恒。重力流體的位能、壓能、動能叫做位置、壓強(qiáng)、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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動狀態(tài)的力外，其他力都是企圖改變運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動，定常、不可壓縮，速度分布的軸對稱性，等徑管路壓強(qiáng)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(qiáng)損失、水頭損失（壓強(qiáng)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(qiáng)、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(qiáng)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?。涣髁肯禂?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。