2013流体力学(I)课程总结

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1、流体力学(I)课程总结流体力学基本概念流体力学基本原理流体力学中的基本方法流体力学在工程中的基本应用一、流体的基本概念1流体质点2连续介质假设不考虑流体分子的存在，把真实流体看成是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质，甚至考虑到流体距离固体边壁接近0的极限情况也认为如此。这个假设叫流体连续介质假设，也叫稠密性假设。目的是为了用连续函数来描述流体中的物理参数。注意两个概念的适用条件注意：引入连续介质假设的意义：排除了分子运动的复杂性，使物理量连续便于应用数学工具；流体质点是流体中这样的微团：宏观足够

2、小、微观足够大。第一章、流体物理性质与运动描述3流体的粘性相邻两层流体之间或者流体与固体表面之间在发生相对运动会产生内摩擦作用，流体的这种特性称为流体的粘性。注意：粘性是流体的固有属性，但流体只有流动时才表现出粘性，静止流体不呈现粘性，粘性的作用表现为阻止流体相对滑动，只能延缓滑动过程不能停止它。•流体粘性形成原因:(1)两层液体之间的粘性切应力主要由分子内聚力形成(2)两层气体之间的粘性切应力主要由分子动量交换形成动力粘度（系数）μ：与流体性质有关Pa·S，其大小是衡量粘性强弱的标志。液体　吸引力T↑μ

3、↓气体　热运动T↑μ↑运动粘度和动力粘度的关系，单位雷诺应力？理想流体：忽略粘性效应的流体。牛顿内摩擦定律：牛顿流体——服从牛顿内摩擦定律的流体（水、大部分轻油、气体等）牙膏、新拌水泥砂浆、中等浓度的悬浮液等、血液等不属于牛顿流体4流体可压缩性运动流体是否可以假设不可压缩，不能简单地看K的大小a.K足够大不可压缩条件b.压强变化很小掌握流体的弹性体积模量K的定义，物理意义。重度的概念，γ＝ρg。5流体模型分类流体模型按粘性分类无粘性流体粘性流体牛顿流体非牛顿流体按可压缩性分类可压缩流体不可压缩流体按流动参

4、数与坐标关系分类一元、二元、三元流动二、流体运动的基本概念当地法描述方法随体法拉格朗日法欧拉法质点轨迹：参数分布：B=B（x,y,z,t）1.流体运动描述方法分类欧拉坐标系下，加速度的表达，对于二维注意定常、均匀流动判断5流体运动的几何描述迹线流线定义拉格朗日法欧拉法（t为自变量，x,y,z为t的函数）(x,y,z为t的函数，t为参数）质点的运动轨迹切线与速度方向一致的假想曲线6流管，流束与总流流管：流线围成的管子流束：流管内的流体缓变流流束：流线平行或接近平行微元流束：有限截面无限小的流束总流：微元流束

5、的总和在有效截面上取平均值，按一维流动处理流线与流管的性质7流量与平均速度Q、指净流出流量封闭曲面时流量体积流量平均速度体积流量不可压缩流体质量流量质量流量不可压缩流体三作用在流体微元上的力流场中的分布力表面力切向应力•重力场：•重力势：法向应力p单位质量流体体积力重力、惯性力单位体积流体电磁力应力、应力状态概念1流体中静压强的两个重要特性：（2）一点上的静压（压力）总是垂直指向过该点的作用面（1）流场中一点静压强（压力）大小各向等值，即与过同一点作用面的方位无关，因此p是个标量物理量，它只是该点的空间坐

6、标的函数;这两个特性对于无粘性运动流体也适用。第二章流体静力学压力体是从积分得到的一个体积，它是纯数学概念，与是否充满液体无关。它相当于自曲面向上引至液面无数微小液柱体积总和。2压力体如何画压力体？3压强计算方法与单位压强计算方法压强基准真空度完全真空绝对压强表压强大气压强注意各压强的之间的关系等压面是指流体中压强相等（p=const）的各点所组成的面。常见的等压面有：自由液面和平衡流体中互不混合的两种流体的交界面。等压面性质：(1).等压面也是等势面(2).通过任意一点的等压面必与该点所受的质量力相垂直

7、有了上述性质，可根据质量力的方向判断等压面的形状(3).两种互不相混的流体处于平衡状态时，它们的分界面必为等压面曲面上总压力计算步骤：积分形式的基本方程及应用输运公式无粘性、不可压缩一维定常流动伯努利方程应用连续性方程动量方程能量方程动量矩方程系统导数不可压缩、一维定常流动动量（矩）方程应用不可压缩定常一维流动连续性方程应用粘性总流伯努利方程应用流动状态、水头损失计算、量纲分析、相似原理1.系统/体系（system）——一团确定不变的流体质点的集合。外界：系统外的一切边界：体系与外界的分界面特点：a.体系

8、可以通过边界与外界发生力的作用和能量交换，但是没有质量交换，质量不变是体系的特点；b.体系的形状S（t）、位置、体积V（t）随时间而变。2.控制体(controlvolume)——根据需要所选择的，具有确定位置和形状的流场空间。控制体积的表面S称为控制面。特点：a.控制面上不仅有力的作用，还有能量交换，而且还有质量的交换。b.控制体的几何形状不变，但控制体内的质点是随时间的变化而变化的。输运公式（系统导数）最大特点是将对系统成