《流体力学》课件(+重点提要)

第一章绪论重点总结

第二节

流体的受力第四节连续介质模型第一节流体力学的任务与研究对象

第三节流体的物理特性具有流动性的物体，包括气体和液体§1

绪论知识要点1.流体的定义：2.流动性的概念：（理解）4.流体的个性特征：3.流体的共性特征：

1.流动性；2.不承受压力

3.可压缩性；4.没有固定形状

1.固定体积？2.自由表面？3.容易被压缩？

1.质量力§1

绪论知识要点5.作用在流体上的力：

2.表面力重力惯性力法向应力（压强）

p

切向应力（切应力）τ§1

绪论知识要点6.流体的主要物理性质惯性ρ温度和压强均质流体和非均质流体不可压缩流体和可压缩流体压缩性，E温度和压强不可压缩流体和可压缩流体膨胀性温度和压强不可压缩流体和可压缩流体粘性μ，v温度和压强，及流体种类牛顿流体和非牛顿流体理想流体和实际流体表面张力和毛细现象σ，θ液体特有§1

绪论知识要点7.连续介质模型（理解）第二章流体静力学

第一节流体静压强及其特性

第二节

平衡微分方程

第三节

重力作用下流体静压强的分布规律

第四节

流体压强的量测

第六节

作用于平面的液体压力

第七节作用于曲面的液体压力

第五节

流体的相对平衡粘性力不起作用，可以看做是理想流体表面力只有压力，没有切向分力§2

流体静力学知识要点1.平衡流体的特点（掌握）2.静压强（掌握）

1.概念；

2.基本特征：

作用方向：垂直于作用面，指向内法线方向大小：各向等值（与作用方向无关）§2

流体静力学知识要点3.流体平衡微分方程（理解）欧拉平衡方程微分方程综合式微分方程积分式

（重力场中，不可压缩气体，两点高差不大时））适用：平衡流体适用：连续介质适用：连续不可压缩流体§2

流体静力学知识要点4.重力场中流体静压强的分布规律（会应用）基本方程式1基本方程式2适用：重力场中，静止，连续，不可压缩流体适用：重力场中，静止，连续，不可压缩流体物理意义：机械能守恒（势能守恒）几何意义：测压管水头相等压强分布规律：压强随着深度的增加而线性增加，压强等值传递等压面是水平面§2

流体静力学知识要点5.压强的类型（掌握）绝对压强相对压强真空度p′ppv零点：完全真空零点：当地大气压pa相对压强为负时+±+p=

p′

-papv=

-p

=pa-p′

§2

流体静力学知识要点6.压强的度量单位（掌握）掌握三种度量单位之间的换算关系§2

流体静力学知识要点7.压强的测量：测压管U型测压计压差计≤2mH2O≤3atm，>3atm（复式）正压：负压：正压：负压：气体：复式：应用等压面原理推导同种液体：同种气体：微压计微小压强（气体压强）§2

流体静力学知识要点8.作用在平面的液体压力（会应用）解析法图解法适用：任意形状平面适用：矩形平面，一对边平行于液面思路：1.确定自由液面2.建立坐标系3.大小：4.方向：指向作用面内法线方向5.作用点：思路：1.确定自由液面2.建立坐标系3.绘制相对压强分布图5.大小：6.方向：指向作用面内法线方向7.作用点：其它形状§2

流体静力学知识要点9.作用在曲面的液体压力（会应用）1.确定自由液面2.建立坐标系3.水平分力Px把曲面在竖直方向的投影面积看成一个平面，应用解析法或图解法求作用在该平面上的静水压力的大小、方向、作用线（过作用点的压力方向线）4.竖直分力Pz（1）绘制压力体（2）大小：Pz=ρgV（3）方向：竖直向上或向下（4）作用线：过压力体的重心垂直向下或向上5.总压力（1）大小：（2）方向：（3）作用点：两条作用线的交点第三章一元流体动力学理论基础

第一节描述流体运动的两种方法

第二节流体运动的若干基本概念第三节连续性方程

第五节恒定流伯努利方程

第六节伯努利方程的应用

第八节动量方程第四节理想流体的运动微分方程及其积分

第七节气流能量方程§3

一元流体动力学知识要点1.描述流体运动的两种方法：（理解）拉格朗日法追踪质点运动欧拉法流体物理量的空间分布§3

一元流体动力学知识要点2.流体运动的若干基本概念（掌握）恒定流与非恒定流判定：流体质点的流体参数随时间变化？均匀流与非均匀流判定：同一流线上各质点的流速矢量沿程变化？渐变流与突变流判定：接近均匀流？一维、二维、三维流动判定：流体的运动要素是几个空间坐标和时间的函数流线与迹线区别、特点流管、元流、总流过流断面定义（特点）：与流线垂直，可能曲面或平面流量定义：单位时间通过某一过流断面的流体量称为流量。断面平均流速定义：设想过流断面上各点的速度都相等，大小为断面平均流速。§3

一元流体动力学知识要点3.恒定总流三大动力学方程（会应用）连续性方程佰努力方程动量方程质量守恒机械能守恒动量守恒适用：所有不可压缩流体适用：重力场中，恒定流、不可压缩流体、均匀流适用：重力场中，恒定流、不可压缩流体、均匀流断面应用：求流量Q、流速v，过流断面积A应用：求流速v、压强p、水头损失hl、位置水头z应用：求流体对边界的作用力-F、流速v、流量Q应用步骤：1.确定计算断面2.确定计算点

3.确定基准面

4.列方程解未知数应用步骤：1.确定控制体2.受力分析3.列x、y轴方向动量方程4.结合连续性方程和能量方程解未知数第四章流动阻力与能量损失

第一节流动阻力与能量损失概述

第二节实际流动的两种流态第三节圆管层流流动

第五节紊流沿程阻力系数的计算

第六节非圆管的沿程损伤第四节紊流流动沿程损失分析

第七节局部水头损失§4

流动阻力与能量损失1.沿程损失和局部损失（掌握）沿程阻力流体在均匀流段上产生的流动阻力沿程损失克服沿程阻力引起的能量损失计算式：局部阻力流体因固体边界急剧改变而引起的流动阻力局部损失克服沿程阻力引起的能量损失计算式：§4

流动阻力与能量损失2.两种流态（掌握特点、判定）层流液层间互不相混，流体质点的迹线光滑稳定紊流液层间相互掺混，动量交换剧烈，流体质点的迹线极不规则圆管层流的判定Re=v·d/ν<2000非圆管层流的判定Re=v·de/ν=v·4R/ν<2000§4

流动阻力与能量损失3.圆管层流流动特点（了解）切应力分布规律与半径成正比，轴线处为0，管壁上最大值流速分布规律呈旋转抛物线分布，管轴处流速最大，管壁处流速最小断面平均流速沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比雷诺数§4

流动阻力与能量损失4.紊流沿程损失系数-尼古拉兹实验（掌握结论）层流区临界过渡区紊流光滑区紊流过渡区紊流粗糙区§4

流动阻力与能量损失5.水力半径和当量直径（能够计算）

1.水力半径：

2.当量直径：第五章孔口、管嘴出流和有压管流

第一节薄壁孔口恒定出流

第二节管嘴的恒定出流第三节孔口、管嘴的非恒定出流

第五节复杂管路的水力计算

第六节管网水力计算基础第四节简单管路的水力计算

第七节离心式水泵及其水力计算§5

孔口、管嘴出流和有压管流1.孔口和管嘴出流（了解）恒定出流薄壁小孔口自由出流薄壁小孔口淹没出流薄壁大孔口自由出流管嘴出流非恒定出流孔口、管嘴第六章量纲分析与相似原理

第一节量纲及量纲和谐原理

第二节量纲分析法第三节相似理论基础§6

量纲分析与相似原理1.量纲的基本定义（理解）基本量纲M-L-T-H导出量纲无量纲量2.量纲和谐原理（理解）

凡正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲一定是一致的。§6

量纲分析与相似原理3.

相似度概念（理解）几何相似运动相似动力相似边界及初始条件相似§6

量纲分析与相似原理4.

相似准数雷诺准数管道流动佛汝德准数重力流欧拉准数韦伯准数第十一章明渠恒定流动第一节基本概念第二节明渠均匀流第三节无压圆管均匀流第四节明渠恒定非均匀流动第五节跌水与水跃第六节棱柱形渠道中渐变流水面曲线分析§11

明渠恒定流动1.

明渠流动的特点（掌握）2.明渠恒定均匀流（掌握）水力特征形成条件①各过流断面上的速度分布、平均流速及水深沿程不变②①顺坡②底坡和粗糙系数沿程不变的长直棱柱形渠道③渠道中没有构筑物或障碍物④流量沿程不变

①属于无压流，具有自由表面，重力和惯性力对流动起主导作用。②明渠底坡的改变对流速和水深有直接影响。③明渠局部边界的变化会造成水深在很长的流程上发生变化§11

明渠恒定流动3.

明渠均匀