流体力学基本知识复习参考资料

1、流体力学主要研究基础是牛顿第一定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识。 （错）（主要研究基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识。 ） 流体质点：包含有足够多流体分子的微团，在宏观上微团的尺度和流动所涉及的物体的特征长度相 比充分的小，小到在数学上可以作为一个点来处理。而在微观上，微团的尺度和分子的平均自由行 程相比又要足够大。1755 年欧连续介质模型：将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，这就是 拉提出的 “连续介质模型 ”。拉格朗日方法基本思想：跟踪每个流体质点的运动全过程，记录它们在运动过程中的各物理量及其 变化规律。拉格朗日方法优点：直观性强、

2、物理概念明确、可以描述各质点的时变过程。 拉格朗日方法缺点：数学求解较为困难，一般问题研究中很少采用。 欧拉方法基本思想：考察空间每一点上的物理量及其变化。所谓空间一点上的物理量是指占据该空间点的流体质点的物理量。 流体质点和空间点是两个完全不同的概念。由于某时刻在空间点上必有流体质点占据，因此，在流体占有的空间点上物理量，即欧拉描述 的物理量实际上也就是占据该空间点的流体质点的物理量。 迹线：流体质点的运动轨迹线。属拉格朗日法的研究内容。 串线：相继通过空间某固定点的流体质点依次串联而成的线。也称色线。 流体线：由确定的一组流体质点所组成的连续线。流线：速度场的矢量线。任一时刻，曲线上每一点

3、处的切向量都与该点的速度向量相切。 流线的几个性质：在定常流动中，流线不随时间改变其位置和形状，流线、迹线和串线重合。在非定常流动中， 由于各空间点上速度随时间变化，流线的形状和位置是在不停地变化的。流线不能彼此相交和折转， 只能平滑过渡 （奇点除外） 。奇点有两种： 速度为零及速度为无限大。 流线密集的地方流体流动的速度大，流线稀疏的地方流动速度小。迹线和流线的差别：迹线是同一流体质点在不同时刻的位移曲线，与 Lagrange 观点对应； 流线是同一时刻、不同流体质点速度向量的包络线，与 Euler 观点对应 流管：在流场中作一不是流线的封闭周线，过该周线上的所有流线组成的管状表面。流体不能

4、穿过流管，流管就像真正的管子一样将其内外的流体分开。 定常流动中，流管的形状和位置不随时间发生变化。流束：充满流管的一束流体。 微元流束：截面积无穷小的流束。微元流束的极限是流线。 微元流束和流线的差别：流束是一个物理概念，涉及流速、压力、动量、能量、流量等等； 流线是一个数学概念，只是某一瞬时流场中的一条光滑曲线。总流：截面积有限大的流束 有效截面：在流束或者总流中，与所有流线都垂直的截面。湿周：在总流的有效截面上，流体与固体壁面的接触长度。 水力半径：总流的有效截面积与湿周之比。质点导数：流体质点物理量随时间的变化率。也称物质导数、随体导数质点导数欧拉描述:全导数d当地导数迁移导数流体的易

5、变形性表现在： 在剪切力持续作用下，流体能产生无限大的变形; 在剪切力停止作用时，流体不作任何恢复变形； 在流体内部压力可向任何方向传递； 任意搅拌的均质流体，不影响其宏观物理性质； 粘性流体在固体壁面满足不滑移条件； 在一定条件下流体内部可形成超乎想象的复杂结构。牛顿流体与非牛顿流体： 凡遵守牛顿切应力公式的流体称为牛顿流体，反之称为非牛顿流体。常见的牛顿流体有水、空 气等，非牛顿流体有泥浆、油漆、油墨等。理想流体：实际流体都具有粘性。当粘性力对流动影响很小时，假设流体没有粘度，这种无粘度的假想流 体模型称为理想流体。引入理想流体模型后，大大简化了流体力学问题的分析和计算。粘性系数主要影响因

6、素：粘性系数主要受温度的影响，一般与压力的关系不大。压缩性系数：单位压力变化所对应的体积相对变化。与体积弹性模数互为倒数。体积弹性模数：密度相对变化所对应的压力变化。与压缩性系数互为倒数。等温压缩 E v= p等熵压缩Ev= y压力越大，气体的可压缩性越小。 不可压缩流体：体积弹性模数无穷大的流体被称为不可压缩流体。严格地说，任何流体均为可压缩流体。在许多流动情况下，流体压力变化所引起的密度变化极小，此时可视流体为不可压缩的，使问 题得到简化。不仅液体常被视作不可压缩流体，在某些情况下，也可将气体视作不可压缩流体。表面张力：液体的自由表面存在表面张力，表面张力是液体分子间吸引力的宏观表现表面张

7、力沿表面切向并与界线垂直。从普遍意义上讲，表面应力有如下特点：(1) pn 和作用面不一定垂直 (可分解为正应力和切应力两部分 )；Pn和n的方向有关。静止流体：没有速度梯度，也就没有切应力。此外流体不能承受拉应力。因此，静止流体只存在法 向压应力。法向压应力的值仅仅是空间位置和时间的函数，与所取作用面的方向无关。运动的理想流体也具有上述应力特征。因为理想流体中没有切应力，动力学问题中的加速度项 可以演变为惯性力项，和表面力相比是高阶小量。重力场中：等压面与等高面重合；自由面与等压面重合；两种液体的分界面为等压面。帕斯卡定理：施加于不可压流体表面的压力，以同一数值沿各个方向传递到所有的流体质点。 竖放平壁面上的受力：F 二- npdA 二- i pdA 二 iFxiPa g h dAAAAFx PaA g hdA p g hc AA表面压力 形心处压力压力体：曲面对应的至液面的柱体体积工程上称之为压力体。压力体内可能真有液体，也可能没有 液体。输运公式：N为系统在t时刻所具有的某种物