流體力學復習大綱

1、流體力學復習大綱第1章緒論一、概念1、什么是流體？（所謂流體，是易于流動的物體，是液體和氣體的總稱，相對于固 體而言，是在任意微小剪切力持續(xù)作用下都可發(fā)生連續(xù)變形的物質）2、作用在流體上的力的分類？（根據力的作用方式的不同，可分為質量力和表面力）3、什么是流體質點？（流體的微小特征體，包含大量分子，具有特定的宏觀統(tǒng)計特 性；微觀上充分大，宏觀上充分小）4、什么是連續(xù)介質模型？ （1.組成流體的最小物質實體是流體質點；2.流體由無限 多的流體質點連綿不斷的組成，質點之間無間隙）5、質量力和單位質量力的定義、其軸向分力的表達式以及具體應用？6、表面力的定義，及表面應力的表達？7、質量力和表面力的比

2、較；8、流體慣性的定義；表征慣性的物理量；密度、比容的公式9、表征重力特性的物理量；容重的定義、公式10、流體粘性的定義；粘性產生的機理（注意液體和氣體粘性產生的機理不同）；牛 頓內摩擦定律（兩個表達式及其物理意義）；動力粘性系數、運動粘性系數的定義、 公式；粘性、粘性系數同溫度的關系；理想流體的定義及數學表達；牛頓流體的定 義； 11、壓縮性和熱脹性的定義；體積壓縮系數和熱脹系數的定義及表達式；體積彈性 模量的定義、物理意義及公式；氣體等溫過程、等熵過程的體積彈性模量；不可壓 縮流體的定義。二、計算1、牛頓內摩擦定律的應用一間隙很小的無限大平板或圓筒之間的流動。第2章流體靜力學一、概念1、流

3、體靜壓強的定義及特性；理想流體壓強的特點（無論運動還是靜止）；2、靜止流體平衡微分方程，物理意義及重力場下的簡化；不可壓縮流體、均質不可 壓縮流體的數學描述；3、不可壓縮流體靜壓強分布（基本方程公式及其意義，以及物理意義、幾何意義和 能量意義），注意靜壓強的作用方向，等壓面的定義、特性和應用以及帕斯卡定律；4、絕對壓強、相對壓強、真空壓強的定義及相互之間的關系；壓強的量度單位5、各種液柱測壓計的測壓原理；6、作用在平面上的靜壓力（公式、物理意義）；7、液體相對平衡時的壓強分布規(guī)律，自由面的形狀和方程，相應的工程應用。二、計算1、U型管測壓計的計算；2、絕對壓強、計示壓強及真空壓強的換算；3、平

4、壁面上靜壓力的計算，包括大小、方向和作用點（即壓力中心的計算）；4、液體相對平衡時壓強分布和自由面方程的計算。第3章一元流體動力學基礎一、概念1、描述流體運動的兩種方法（著眼點、數學描述、拉格朗日及歐拉變數）；2、流場的概念，定常場與非定常場（即恒定流動與非恒定流動）、均勻場與非均勻 場的概念及數學描述；3、流線、跡線的定義、特點和區(qū)別，流線方程、跡線方程，什么時候兩線重合；4、一元、二元、三元流動的概念；流管的概念；元流和總流的概念；一元流動模型；5、連續(xù)性方程：公式、意義；當流量沿程改變即有流體分出或流入時的連續(xù)性方程；6、物質導數的概念及公式：物質導數（質點導數）、局部導數（當地導數）、

5、對流導 數（遷移導數、對流導數）的物理意義、數學描述；流體質點加速度的公式；7、理想流體的恒定元流伯努力方程：公式；各項物理、幾何和能量意義；總體物理、 幾何和能量意義；適用條件（注意單位重量流體和單位質量流體伯努利方程的不同 表達形式）；實際流體恒定元流伯努力方程的公式；8、理想流體和實際流體的恒定總流伯努利方程：公式；各項物理、幾何和能量意義； 總體物理、幾何和能量意義；適用條件（注意方程表達形式及量綱）；動能修正系數 概念（層流和紊流狀態(tài)分別取什么值）；對于實際流體存在能量輸入或輸出時h軸的 正負，及其與功率的關系；流動存在分流或合流的能量方程；9、能量方程的應用：氣體流動能量方程的兩種

6、表達形式及區(qū)別；畢托管、文丘里流 量計測量的參數及測量原理；10、恒定流動量方程的公式、意義及適用條件；動量修正系數和取值；求解動量方 程應注意的問題二、計算1、物質導數的計算，如流體質點加速度或流體質點某物理量對時間的變化率；2、流線、跡線方程的計算。3、連續(xù)方程、動量方程同伯努利方程的綜合應用（注意伯努利方程的應用，注意坐 標系、控制體的選取、受力分析時尤其要注意表壓力是否存在）；第4章流體阻力和能量損失 一、概念1、沿程損失和局部損失的定義、產生原因及計算公式（注意沿程損失計算公式中的 物理量沿程阻力系數久的計算公式因流態(tài)不同而不同，物理量d對非圓管而言為當 量直徑de）；水力半徑和當量

7、直徑的概念及計算公式；局部阻力系數的確定；2、流動的兩種狀態(tài)及區(qū)分；判斷準則數Re的計算公式及圓管流動臨界雷諾數的值； 計算雷諾數時的特征長度是什么？如何根據雷諾數進行流態(tài)分析；3、圓管均勻流動方程式和切應力分布規(guī)律；水力坡度的定義和公式；4、圓管層流沿程阻力系數計算式；圓管層流沿程損失的計算式（注意其與平均流速 的關系）；圓管層流的速度分布，最大速度與平均速度之間的關系；5、紊流切應力的構成；圓管紊流阻力分布（定性分析：紊流阻力由粘性阻力和慣性 阻力兩部分構成，壁面粗糙度會產生慣性阻力，每個粗糙點都有可能誘發(fā)漩渦的生 成而產生紊流）；6、尼古拉茲實驗：人工粗糙管，5個阻力區(qū)的沿程阻力系數的計

8、算公式及各公式的 適用條件（詳見課堂筆記），尼古拉茲圖；莫迪圖（用以查工業(yè)管道，與尼古拉茲圖 查人工粗糙管不同）；7、串聯管道和并聯管道的特點（流量、水力損失）。第5章不可壓縮流體動力學基礎一、概念1、流體微團運動分析：線變形的概念，線變形速度的定義及公式，旋轉的概念，旋 轉角速度公式，角變形速度的定義及公式；2、流體微團的復合運動；亥姆霍茲速度分解定理公式；3、有旋流動的定義；渦量（即速度旋度）的公式；渦量連續(xù)性微分方程；渦線的定 義；渦線微分方程；渦通量的公式；斯托克斯定理；湯姆遜定理；拉格朗日定理；4、不可壓縮流體微分形式連續(xù)方程的適用條件、物理意義（對于不可壓縮流體而言，相對體積膨脹率

9、為零）、公式（注意直角坐標和柱面坐標公式的不同）；5、粘性流體中任一點的應力狀態(tài)（9個應力張量）；與理想流體有什么區(qū)別（粘性流 體的表面力不垂直于作用面）；應力正方向的表示規(guī)則（表面外法線方向與坐標軸正 向一致，則應力分量正向分別與各坐標軸正向一致；反之，表面外法線方向與坐標 軸正向相反，則應力分量正向分別與各坐標軸正向相反）6、什么是本構方程？（應力與變形速度的關系）7、N-S方程的物理意義（不可壓縮粘性流體的運動微分方程，是動量方程的微分形 式）；8、幾種運動方程的比較（粘性流體運動微分方程、粘性不可壓縮流體運動微分方程、 理想不可壓縮流體運動微分方程即歐拉運動微分方程、理想不可壓縮流體靜

10、止平衡 微分方程即歐拉平衡方程）9、理想不可壓縮流體運動微分方程即歐拉運動微分方程的積分式及各種應用場合 （靜止、無旋、螺旋等5種情況）的分析；10、流體流動的初始和邊界條件二、計算1、微分形式連續(xù)方程的應用：判斷流動是否存在（即判斷流動是否滿足連續(xù)性條件）， 求某方向的流動速度等；2、有旋流動的計算。第6章繞流運動一、概念1、無旋流動的定義、前提條件三等式；2、勢流的定義；速度勢函數存在的條件（為無旋流動，也就是必須滿足前提條件三 等式）；勢函數的全微分方程；勢函數與流速的關系方程；勢函數滿足拉普拉斯方程；速度勢函數的應用（無旋流動，即速度場有勢時，速度沿曲線的線積分與路徑無關）；3、平面無

11、旋流動即平面勢流；勢流伯努利方程：公式、適用條件（理想不可壓縮流 體定常平面勢流）；平面勢流勢函數各方程的極坐標形式；4、流函數存在的條件（平面不可壓縮流動）；滿足拉普拉斯方程；與速度之間的關 系（直角坐標和極坐標）；等流函數線與流線的關系；流函數和勢函數的區(qū)別（只有 無旋流動才存在勢函數，而一切不可壓縮流體的平面流動無論有旋無旋，均存在流 函數）；勢函數和流函數的關系（即柯西一黎曼條件）；等流函數線與等勢函數線的 關系（正交）；流網的概念、特點和性質；流函數與流量的關系；流線或等勢線密集 的地方說明什么？5、基本平面勢流：各種基本平面勢流的流函數、速度勢函數、速度分布公式，流線、 等勢線的形

12、狀，點源（匯）、點渦流函數和速度勢函數中強度的物理意義；6、勢流疊加：各種基本平面勢流疊加后的流函數、勢函數和流速分布；7、繞圓柱的流動：繞圓柱的無環(huán)量流動與有環(huán)量流動由哪幾種平面勢流組成？（繞 圓柱無環(huán)量流動為偶極流與勻速直線流疊加；繞圓柱有環(huán)量流動為繞圓柱無環(huán)量流 動與環(huán)流即點渦疊加。）圓柱面上的速度分布公式；馬格努斯效應（升力方向的判斷）； 達朗貝爾悖論描述的是什么？（理想流體做無旋流動繞過柱體，繞柱體的合力為零。 或：圓柱在靜止流體中勻速運動時，圓柱所受合力為零）8、什么是邊界層；邊界層的主要特征（五大特征）；什么樣的流動狀況下將流場分 為邊界層和外部勢流兩個不同的流動區(qū)域？（粘性小的

13、物體繞過物體運動時，摩擦 阻力主要發(fā)生在緊靠物體表面的一個流速梯度很大的薄層內，在薄層以外，由于速 度梯度很小，可忽略粘性，流體作理想流體的無旋流動，速度從而保持原有的勢流 速度，因此，將流場分為邊界層和外部勢流區(qū)兩部分。）起始段和充分發(fā)展流動的概 念；邊界層名義厚度的定義；9、邊界層內流動的轉化；判斷流態(tài)轉化的準則數，順流平板問題臨界雷諾數的值以 及計算雷諾數時的特征長度是什么？10、邊界層動量積分方程的適用條件；速度分布在邊界上應滿足的條件；11、繞平板的流動：順流平板層流邊界層、紊流邊界層（光滑平板）的厚度、阻力 系數和阻力計算公式（參考面積、來流動壓和阻力系數的關系）；邊界層厚度與到平

14、 板前緣距離的定性關系；、混合邊界層阻力系數和阻力計算公式（參考面積、來流動 壓和阻力系數的關系）；12、曲壁邊界層分離的必要條件；逆壓梯度的數學描述。二、計算1、順流平板層流邊界層、紊流邊界層（光滑平板）、混合邊界層的計算（阻力、厚 度等）；2、流函數、速度勢函數是否存在的判斷及求解，速度分布的求解（柯西一黎曼條件）第7章一元氣體動力學基礎一、概念1、理想氣體一元恒定流動運動方程（涉及熱力學過程方程和理想氣體狀態(tài)方程）；2、當地音速的概念、各種形式的公式及物理意義；微弱擾動波傳播的區(qū)域和傳播機 理；3、馬赫數的定義、公式以及意義；4、氣體一元恒定流動控制方程組（連續(xù)方程、能量方程的各種形式、過程方程、狀 態(tài)方程）；兩種參考狀態(tài)：滯止狀態(tài)、臨界狀態(tài)的概念；等熵流動過程中熱力學參數 變化的趨勢及同速度變化之間的定性關系；靜參數、滯止參數與馬赫數之間的關系（公式）；