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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 绪论 质量力 ：质量力是作用在流体的每个质点上的力；流体质点： 流体中宏观尺寸无穷小、而微观尺寸无穷大的任一物理实体；表面力 ：是作用在所考虑流体表面上的力,其大小与被作用的表面积成正比；是毗邻流体或其他物体作用在流体隔离体表面上的直接施加的接触力 应力 ：单位面积上的作用力流体的压强 法向应力 ：单位面积上的法向力（正应力）切向应力 ：单位面积上的切向力 切应力 惯性 : 是物体维护原有运动状态的才能的性质；密度 ：单位体积流体所具有的质量 容重 ：单位体积的流体受到的重力 流体的黏滞性：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力
2、以抵抗相对运动的性 质,此内摩擦力称为流体的黏滞力 . 切应力 : 流层间单位面积上的内摩擦力 速度梯度 : 速度沿垂直于速度方向 y的变化率 动力黏度 的物理意义：单位速度梯度下的切应力 运动黏度 : 流体的动力黏度与密度的比值 牛顿流体 ：符合牛顿内摩擦定律的流体；非牛顿流体 ：不符合牛顿内摩擦定律的流体；流体的 压缩性 : 流体受压,体积缩小,密度增大的性质 流体的 热胀性 : 流体受热,体积膨胀,密度减小的性质 压缩系数 : 当温度保持不变时,单位压强增量引起流体密度的相对变化率流体的弹性模量:压缩系数的倒数热胀系数 : 表示当压强保持不变时,单位温度增量引起液体密度的相对变化率 假如
3、把两端开口的玻璃细管直立在液体中,液体就会在细管中上升或下降肯定高度,这种 现象称为 毛细管现象 ,对应的细管称为 毛细管 表面张力系数 : 单位长度上的表面张力值接触角概念 : 当液体与固体壁面接触时形成曲面 壁的夹角,称为接触角 , 在曲面和管壁交接处,曲面的切线与管可压缩流体 ：流体密度随压强变化不能忽视的流体；抱负流体 ：没有粘性的流体；易流淌性 ：静止时不能承担切向力,运动时抗击剪切变形的才能；三大模型 ：连续介质模型、不行压缩模型、抱负流体模型；连续介质假设是流体力学中第一个带根本性的假设 连续介质模型：认为液体中布满肯定体积时不留任何间隙,其中没有真空,也没有分子间 隙,认为液体
4、是连续介质,由此抽象出来的便是连续介质模型；不行压缩流体模型：在忽视液体或气体压缩性和热胀性时,认为其体积保持不变以简化分 析,流体密度随压强变化很小,可视为常数的流体；抱负流体模型 ：连续介质模型和不行压缩模型的总和；摸索题 流体质点与流体微团的区分（1）流体质点从几何上讲,宏观上看:仅是一个点,无尺度、无表面积、无体积；从微观上看 :流体质点中又包含许多流体分子；从物理上讲,具有流体诸物理属性；1 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2）流体微团流体微团虽很微小,但它有尺度、有表面积、有体积,可作为一阶、
5、二阶、三阶微量处理；流体微团中包含许多个流体质点,也包含许多许多个流体分子；质量力与表面力之间的区分： 作用点不同质量力是作用在流体的每一个质点上表面力是作用在流体表面上； 质量力与流体的质量成正比（如为均质体与体积成正比）表面力与所取的流体的表面 积成正比 质量力是非接触产生的力 , 是力场的作用表面力是接触产生的力其次章 水静力学 静水压力 ：当流体静止不动时,流体内部相邻两部分之间相互作用的力或流体对其接触的 固体壁面的作用力；平均流体静压强：作用在单位面积上的力 当面积 A无限缩小到 a点时,以上比值趋近于某一个极限值,该极限值称为 a点的 流体静压 强 某一点距离基准面的高度,表示单
6、位重量流体对基准面的 位置势能；静止的不行压缩均质流体中任何一点的压强势能与位置势能之和是常数；肯定压强 ：以毫无一点气体存在的肯定真空为零点起算的压强；相对压强 ：以同高程大气压强为零点起算的压强；P 为负值时的状态；真空压强 ：是指肯定压强小于当地大气压时,实压力体或正压力体 : 布满液体的压力体 虚压力体或负压力体 : 不布满液体的压力体 在静止流体中,压强的变化是由质量力打算的,只有在质量力不等于零的方向,才有压强 的变化；：静水压强的两特性 1, 压强方向与作用面内法线方向重合；2, 静止液体中任一点静水压强的大小与作用面的方向无关,即,作用于同一点各方向的 静水压强相等；等压面与质
7、量力正交；等压面 ：液体压强相等的各点组成的面；同种,静止,连续的液体的水平面为等压面；第三章 水动力学基础 流场 : 流体质点在流淌中所占据的空间 流体质点 : 是一个物理点,是构成连续介质的流体的基本单位 空间点 : 空间点是一个几何点,表示空间位置恒定流 : 各空间点上的运动要素速度、压强、密度等 皆不随间变化的流淌拉格朗日法 ：把流场中的液体看做是由许多连续质点所组成的质点系,追踪讨论每一质点 的运动轨迹并加以数学描述,从而求得整个液体运动规律的方法,称拉格朗日法；欧拉法 ：直接从流场中每一固定空间点的流速分布入手,建立速度、加速度等运动要素的 数学表达式,来获得整个流场的运动特性；流
8、线 ：表示某一瞬时流体各质点运动趋势的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点的流速 方向重合；（对欧拉法的描画）迹线 ：某一质点在某一时段内的运动轨迹；（对拉格朗日法的描画）流管 ：在垂直于流淌方向的平面上,过流场中任意封闭的微小曲线上的点作流线所形成的2 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 管状面称为流管；流束 ：流管以内的流体,称之为流束；过流断面 ：流束上与流线正交的横断面称为过流断面；元流 ：过流断面无限小的流束,几何特点与流线相同；总流 ：由许多多个元流组成的,在肯定边界内具有肯定大小尺寸的实际流淌的流体
9、 流量 单位时间内通过某一过流断面的流体的量 体积流量 ：单位时间内通过断面的流体体积,以 Q表示；单位为 m3/s 质量流量 ：单位时间内通过断面的流体质量,以 Qm表示；单位为 kg/s 断面压强作用使流体沿测压管所能上升的高度,称之为 压强水头速度水头： 流体由于具有速度 度u,在无阻力的情形下单位重量流体所能垂直上升的最大高测压管水头： 断面测压管水面相对于基准面的高度 总水头 ：位置水头、压强水头和速度水头之和 毕托管： 通过测量总压与静压之差来测量流体速度的一种装置水头缺失： 单位重量液体从断面1-1 流至断面 2-2 所缺失的能量一元流 ：运动要素是一个空间坐标的函数的流淌；二元
10、流 ：运动要素是二个空间坐标的函数的流淌；三元流 ：运动要素是三个空间坐标的函数的流淌；匀称流 ：质点流速的大小和方向沿程均不变的流淌 渐变流 ：各流线接近与平行直线的流淌；急变流 ：流速沿流向变化显著的流淌 有压流 ：无自由表面,表面压强不等于零的流淌；无压流 ：有自由表面；或虽然无自由表面,但是表面压强等于零的流淌；射流 : 流体从孔口、管嘴或缝隙中连续射出一股具有肯定尺寸的流束,射到足够大的空间 去连续扩散的流淌 总水头线 ：各断面总能量值连接起来的曲线或直线 测压管水头线 ：各断面的 Z+p/ 值连接起来的线 动量定律：作用于物体的冲量,等于物体的动量增量 掌握体 ：是空间的一个固定不
11、变的区域,是依据问题的需要所挑选的固定的空间体积；它 的边界面称为掌握面 系统 ：是一团确定不变的流体质点的集合；系统外的一切称为外界；匀称流和渐变流断面压强分布：过水断面上的压强听从于水静力学分布规律；能量方程的应用条件：1,恒定流, 2,不行压缩液体,3,质量力只有重力,4,两过水断 面须选在匀称流或渐变流区段上,但两过水断面间可以有急变流存在；5,两过水断面除了 水头缺失外,无能量流入或流出,6,沿程流量不变；摸索题 1什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区分是什么？迹线和流线最基本的差别是：迹线是同一流体质点在不同时刻的位移曲线,与拉格朗日观 点对应,而流线是同一时刻、不同流体质点速度
12、方向与之相切的曲线,与欧拉观点相对 应；在恒定流中,流线的外形不随时间变化,任一流体质点必定沿某一确定的流线运动,此时 流线和迹线在几何上是一样的,两者重合；2什么是恒定流淌？什么是非恒定流淌？3 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3何谓渐变流,渐变流有哪些重要性质？引入渐变流概念,对讨论流体运动有什么实际 意义？实际的流淌,通常不是严格的匀称流,但接近于匀称流,这种流淌称为渐变流淌,渐变流 的流线近乎平行直线,过流断面可认为是平面,即渐变流可近似的按匀称流处理,压强分 布也听从流体静力学规律；4动能修正系数
13、及动量修正系数的物理意义是什么？5说明总流伯努利方程各项的物理意义和几何意义；物理意义：总流各过流断面上单位重量流体所具有的势能平均值和动能平均值之和,亦即 总机械能的平均值沿流程减小,部分机械能转化为热能而缺失,各项能量之间可以相互转 换；几何意义：对于液体来说,总流各过流断面上总水头沿流程下降 失,各水头之间可以相互转化；, 所下降的高度即为水头损流淌方向：水流总是从水头大处流向水头小处；或水流总是从单位机械能大处流向单位机 械能小处；6结合公式推导,说明总流淌量方程适用条件；适用条件：恒定流过水断面为匀称流或渐变流过水断面无支流的汇入与分出第四章 水流阻力和水头缺失 水头缺失： 单位重量
14、流体的能量缺失 压强缺失： 单位体积内的流体的能量缺失 沿程阻力： 沿流程的摩擦阻力 沿程缺失： 流体流淌克服沿程阻力而缺失的能量 沿程水头缺失：单位重量流体的沿程缺失 沿程压强缺失：单位体积流体的沿程缺失 局部缺失 ：流体为克服局部阻力所缺失的能量 局部水头缺失：单位重量流体的局部缺失 局部压强缺失：单位体积流体的局部缺失 总能量缺失： 沿程阻力和局部阻力二者之和称为总阻力,沿程缺失和局部缺失二者之和 层流 ：液体质点在流淌时互不掺混而分层有序的流淌；紊流 ：流速增大,流层逐步不稳固,质点相互掺混,流体质点运动轨迹极不规章的流淌；流态判别准就 ：临界雷诺数 紊流脉动与时均化 紊流的脉动 ：紊
15、流中,由于液体质点具有随机性的相互掺混,质点间不断发生动量交换,因此导致各空间点的速度、压强等运动要素随时间做不规章的变化的现象；脉动 ：紊流中,某空间点的瞬时速度随时间不断变化,但却是环绕某一平均值不断跳动,这种跳动称为脉动；瞬时速度 是时均流速和脉动速度的代数和；紊流切应力 是粘性切应力和惯性切应力之和；尼古拉兹试验 ：对圆管有压流进行了系统的沿程阻力系数和断面流速分布的测定；层流区 临界过渡区 紊流光滑区都只与 Re 有关 紊流过渡区与 Re 和 K/d 都有关；紊流粗糙区（阻力平方区）只与 K/d 有关；二次流 ：当实际流体经过弯管流淌时,流淌方向的转变不仅使弯管的内侧和外侧可能显现
16、旋涡区,仍会产生与主流方向正交的流淌,称为二次流；4 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 紧贴固壁有一层很薄的流体,由于固体壁面的阻滞作用,粘性力很大,仍保持层流运动,这一薄层称为 层流底层； 管中心部分称为 紊流核心 当量粗糙度 ：指和工业管道粗糙区入值相等的同直径尼古拉兹粗糙管的糙粒高度；莫迪图 ：工业管道入值的运算曲线（工业管道试验曲线）；水力半径 R：过流断面面积 A和湿周 之比 湿周 ：即过流断面上与流体接触的那部分固体边界的长度；把水力半径相等的圆管直径定义为 非圆管的当量直径 摸索题 1. 雷诺数
17、与哪些因数有关？当管道流量肯定时,随管径的加大,雷诺数是增大仍是减小？2圆管层流流淌时 , 其断面的切应力和流速是如何分布的？第五章 孔口自由出流 ：容器中的液体自孔口出流到大气中,称为孔口自由出流 孔口埋没出流 ：容器中的液体经孔口流入另一个布满液体的空间,称为孔口埋没出流 恒定出流（定水头出流）：液流经过孔口过程中液面位置保持不变 作用水头 H0的物理意义： 是孔口和上游的位置势能差、压力势能差和上游来流的动能管嘴出流 ：在孔口接一段长 象L=3 4d 的短管,液流经过短管并布满出口断面流出的水力现简洁管路 ：是指直径和流量沿流程不变的管路,它是组成各种复杂管路的基本单元；复杂管路 ：是指
18、由两根以上管路组成的管路系统；虹吸作用 : 将液体通过管道从液位较高的一端经过高出液面的管段自动流向液位较低的另一 端的作用 液体流经的管道称为 虹吸管 ；虹吸管中存在真空区段 摸索题：为什么要考虑虹吸管的安装高度？虹吸管内存在负压,当安装高度较高时,虹吸管的最高处的压强可能小于水的汽化压强,在那里水将变成蒸汽,破坏了水流的连续性,导致水流运动中断；因此在进行虹吸管设计 时必需考虑它们的安装高度；第十章 几何相像 ：流淌空间几何相像；即形成此空间任意相应两线段夹角相同,任意相应线段长 度保持肯定的比例；运动相像 ：运动相像是指两个流淌的速度场相像,即两个流淌的对应时刻对应点的速度方 向相同,速
19、度大小成比例；同名力 ,指的是同一物理性质的力；例如重力、粘性力、压力、惯性力、弹性力；动力相像 ：动力相像指两个流淌对应点处质点所受同名力5 / 6 F 的方向相同,大小成比例；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 两个流淌相像应满意的条件 和起始条件相像；：几何相像、运动相像、动力相像,以及两个流淌的边界条件三种相像之间的关系：几何相像是运动相像和动力相像的前提与依据；动力相像是打算两个流淌相像的主导因素；运动相像是几何相像和动力相像的表现；牛顿相像准就 ：两相像流淌的牛顿数相等 雷诺准就 ：两流淌的粘性力相像时,原
20、型与模型的雷诺数相等；雷诺数反映了惯性力与粘 性力之比；佛汝德准就 ：两流淌的重力相像时,原型与模型的佛汝德数相等；欧拉准就 ：两流淌的动水压力相像时,原型与模型的欧拉数相等；因次 是指物理量的性质与类别,因次又称为量纲；量纲齐次性原理：凡是正确反映客观规律的物理方程,其各项的量纲必需是一样的,这就 是量纲齐次性原理,也叫因次和谐性原理；摸索题 为什么每个相像准就都是和惯性力做比较？作用在流体上的力除惯性力是妄想维护流体原先运动状态的力外,其他力都是妄想转变运 动状态的力；假如把作用在流体上的各力组成一个力多边形的话,那么惯性力就是这个力多边形的合力,即牛顿定律F=ma；流淌的变化就是惯性力与其他上述各种力相互作用的结果；因此各种力之间的比例关系应以惯性力为一方来相互比较；6 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页