《流體力學(xué)》課件(+重點(diǎn)提要)

第一章緒論重點(diǎn)總結(jié)

第二節(jié)

流體的受力第四節(jié)連續(xù)介質(zhì)模型第一節(jié)流體力學(xué)的任務(wù)與研究對象

第三節(jié)流體的物理特性具有流動(dòng)性的物體，包括氣體和液體§1

緒論知識要點(diǎn)1.流體的定義：2.流動(dòng)性的概念：（理解）4.流體的個(gè)性特征：3.流體的共性特征：

1.流動(dòng)性；2.不承受壓力

3.可壓縮性；4.沒有固定形狀

1.固定體積？2.自由表面？3.容易被壓縮？

1.質(zhì)量力§1

緒論知識要點(diǎn)5.作用在流體上的力：

2.表面力重力慣性力法向應(yīng)力（壓強(qiáng)）

p

切向應(yīng)力（切應(yīng)力）τ§1

緒論知識要點(diǎn)6.流體的主要物理性質(zhì)慣性ρ溫度和壓強(qiáng)均質(zhì)流體和非均質(zhì)流體不可壓縮流體和可壓縮流體壓縮性，E溫度和壓強(qiáng)不可壓縮流體和可壓縮流體膨脹性溫度和壓強(qiáng)不可壓縮流體和可壓縮流體粘性μ，v溫度和壓強(qiáng)，及流體種類牛頓流體和非牛頓流體理想流體和實(shí)際流體表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象σ，θ液體特有§1

緒論知識要點(diǎn)7.連續(xù)介質(zhì)模型（理解）第二章流體靜力學(xué)

第一節(jié)流體靜壓強(qiáng)及其特性

第二節(jié)

平衡微分方程

第三節(jié)

重力作用下流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律

第四節(jié)

流體壓強(qiáng)的量測

第六節(jié)

作用于平面的液體壓力

第七節(jié)作用于曲面的液體壓力

第五節(jié)

流體的相對平衡粘性力不起作用，可以看做是理想流體表面力只有壓力，沒有切向分力§2

流體靜力學(xué)知識要點(diǎn)1.平衡流體的特點(diǎn)（掌握）2.靜壓強(qiáng)（掌握）

1.概念；

2.基本特征：

作用方向：垂直于作用面，指向內(nèi)法線方向大?。焊飨虻戎担ㄅc作用方向無關(guān)）§2

流體靜力學(xué)知識要點(diǎn)3.流體平衡微分方程（理解）歐拉平衡方程微分方程綜合式微分方程積分式

（重力場中，不可壓縮氣體，兩點(diǎn)高差不大時(shí)））適用：平衡流體適用：連續(xù)介質(zhì)適用：連續(xù)不可壓縮流體§2

流體靜力學(xué)知識要點(diǎn)4.重力場中流體靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律（會應(yīng)用）基本方程式1基本方程式2適用：重力場中，靜止，連續(xù)，不可壓縮流體適用：重力場中，靜止，連續(xù)，不可壓縮流體物理意義：機(jī)械能守恒（勢能守恒）幾何意義：測壓管水頭相等壓強(qiáng)分布規(guī)律：壓強(qiáng)隨著深度的增加而線性增加，壓強(qiáng)等值傳遞等壓面是水平面§2

流體靜力學(xué)知識要點(diǎn)5.壓強(qiáng)的類型（掌握）絕對壓強(qiáng)相對壓強(qiáng)真空度p′ppv零點(diǎn)：完全真空零點(diǎn)：當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a相對壓強(qiáng)為負(fù)時(shí)+±+p=

p′

-papv=

-p

=pa-p′

§2

流體靜力學(xué)知識要點(diǎn)6.壓強(qiáng)的度量單位（掌握）掌握三種度量單位之間的換算關(guān)系§2

流體靜力學(xué)知識要點(diǎn)7.壓強(qiáng)的測量：測壓管U型測壓計(jì)壓差計(jì)≤2mH2O≤3atm，>3atm（復(fù)式）正壓：負(fù)壓：正壓：負(fù)壓：氣體：復(fù)式：應(yīng)用等壓面原理推導(dǎo)同種液體：同種氣體：微壓計(jì)微小壓強(qiáng)（氣體壓強(qiáng)）§2

流體靜力學(xué)知識要點(diǎn)8.作用在平面的液體壓力（會應(yīng)用）解析法圖解法適用：任意形狀平面適用：矩形平面，一對邊平行于液面思路：1.確定自由液面2.建立坐標(biāo)系3.大?。?.方向：指向作用面內(nèi)法線方向5.作用點(diǎn)：思路：1.確定自由液面2.建立坐標(biāo)系3.繪制相對壓強(qiáng)分布圖5.大?。?.方向：指向作用面內(nèi)法線方向7.作用點(diǎn)：其它形狀§2

流體靜力學(xué)知識要點(diǎn)9.作用在曲面的液體壓力（會應(yīng)用）1.確定自由液面2.建立坐標(biāo)系3.水平分力Px把曲面在豎直方向的投影面積看成一個(gè)平面，應(yīng)用解析法或圖解法求作用在該平面上的靜水壓力的大小、方向、作用線（過作用點(diǎn)的壓力方向線）4.豎直分力Pz（1）繪制壓力體（2）大小：Pz=ρgV（3）方向：豎直向上或向下（4）作用線：過壓力體的重心垂直向下或向上5.總壓力（1）大?。海?）方向：（3）作用點(diǎn)：兩條作用線的交點(diǎn)第三章一元流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)

第一節(jié)描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法

第二節(jié)流體運(yùn)動(dòng)的若干基本概念第三節(jié)連續(xù)性方程

第五節(jié)恒定流伯努利方程

第六節(jié)伯努利方程的應(yīng)用

第八節(jié)動(dòng)量方程第四節(jié)理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程及其積分

第七節(jié)氣流能量方程§3

一元流體動(dòng)力學(xué)知識要點(diǎn)1.描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法：（理解）拉格朗日法追蹤質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)歐拉法流體物理量的空間分布§3

一元流體動(dòng)力學(xué)知識要點(diǎn)2.流體運(yùn)動(dòng)的若干基本概念（掌握）恒定流與非恒定流判定：流體質(zhì)點(diǎn)的流體參數(shù)隨時(shí)間變化？均勻流與非均勻流判定：同一流線上各質(zhì)點(diǎn)的流速矢量沿程變化？漸變流與突變流判定：接近均勻流？一維、二維、三維流動(dòng)判定：流體的運(yùn)動(dòng)要素是幾個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間的函數(shù)流線與跡線區(qū)別、特點(diǎn)流管、元流、總流過流斷面定義（特點(diǎn)）：與流線垂直，可能曲面或平面流量定義：單位時(shí)間通過某一過流斷面的流體量稱為流量。斷面平均流速定義：設(shè)想過流斷面上各點(diǎn)的速度都相等，大小為斷面平均流速?！?

一元流體動(dòng)力學(xué)知識要點(diǎn)3.恒定總流三大動(dòng)力學(xué)方程（會應(yīng)用）連續(xù)性方程佰努力方程動(dòng)量方程質(zhì)量守恒機(jī)械能守恒動(dòng)量守恒適用：所有不可壓縮流體適用：重力場中，恒定流、不可壓縮流體、均勻流適用：重力場中，恒定流、不可壓縮流體、均勻流斷面應(yīng)用：求流量Q、流速v，過流斷面積A應(yīng)用：求流速v、壓強(qiáng)p、水頭損失hl、位置水頭z應(yīng)用：求流體對邊界的作用力-F、流速v、流量Q應(yīng)用步驟：1.確定計(jì)算斷面2.確定計(jì)算點(diǎn)

3.確定基準(zhǔn)面

4.列方程解未知數(shù)應(yīng)用步驟：1.確定控制體2.受力分析3.列x、y軸方向動(dòng)量方程4.結(jié)合連續(xù)性方程和能量方程解未知數(shù)第四章流動(dòng)阻力與能量損失

第一節(jié)流動(dòng)阻力與能量損失概述

第二節(jié)實(shí)際流動(dòng)的兩種流態(tài)第三節(jié)圓管層流流動(dòng)

第五節(jié)紊流沿程阻力系數(shù)的計(jì)算

第六節(jié)非圓管的沿程損傷第四節(jié)紊流流動(dòng)沿程損失分析

第七節(jié)局部水頭損失§4

流動(dòng)阻力與能量損失1.沿程損失和局部損失（掌握）沿程阻力流體在均勻流段上產(chǎn)生的流動(dòng)阻力沿程損失克服沿程阻力引起的能量損失計(jì)算式：局部阻力流體因固體邊界急劇改變而引起的流動(dòng)阻力局部損失克服沿程阻力引起的能量損失計(jì)算式：§4

流動(dòng)阻力與能量損失2.兩種流態(tài)（掌握特點(diǎn)、判定）層流液層間互不相混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線光滑穩(wěn)定紊流液層間相互摻混，動(dòng)量交換劇烈，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線極不規(guī)則圓管層流的判定Re=v·d/ν<2000非圓管層流的判定Re=v·de/ν=v·4R/ν<2000§4

流動(dòng)阻力與能量損失3.圓管層流流動(dòng)特點(diǎn)（了解）切應(yīng)力分布規(guī)律與半徑成正比，軸線處為0，管壁上最大值流速分布規(guī)律呈旋轉(zhuǎn)拋物線分布，管軸處流速最大，管壁處流速最小斷面平均流速沿程水頭損失與斷面平均流速的一次方成正比雷諾數(shù)§4

流動(dòng)阻力與能量損失4.紊流沿程損失系數(shù)-尼古拉茲實(shí)驗(yàn)（掌握結(jié)論）層流區(qū)臨界過渡區(qū)紊流光滑區(qū)紊流過渡區(qū)紊流粗糙區(qū)§4

流動(dòng)阻力與能量損失5.水力半徑和當(dāng)量直徑（能夠計(jì)算）

1.水力半徑：

2.當(dāng)量直徑：第五章孔口、管嘴出流和有壓管流

第一節(jié)薄壁孔口恒定出流

第二節(jié)管嘴的恒定出流第三節(jié)孔口、管嘴的非恒定出流

第五節(jié)復(fù)雜管路的水力計(jì)算

第六節(jié)管網(wǎng)水力計(jì)算基礎(chǔ)第四節(jié)簡單管路的水力計(jì)算

第七節(jié)離心式水泵及其水力計(jì)算§5

孔口、管嘴出流和有壓管流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沒出流薄壁大孔口自由出流管嘴出流非恒定出流孔口、管嘴第六章量綱分析與相似原理

第一節(jié)量綱及量綱和諧原理

第二節(jié)量綱分析法第三節(jié)相似理論基礎(chǔ)§6

量綱分析與相似原理1.量綱的基本定義（理解）基本量綱M-L-T-H導(dǎo)出量綱無量綱量2.量綱和諧原理（理解）

凡正確反映客觀規(guī)律的物理方程，其各項(xiàng)的量綱一定是一致的?！?

量綱分析與相似原理3.

相似度概念（理解）幾何相似運(yùn)動(dòng)相似動(dòng)力相似邊界及初始條件相似§6

量綱分析與相似原理4.

相似準(zhǔn)數(shù)雷諾準(zhǔn)數(shù)管道流動(dòng)佛汝德準(zhǔn)數(shù)重力流歐拉準(zhǔn)數(shù)韋伯準(zhǔn)數(shù)第十一章明渠恒定流動(dòng)第一節(jié)基本概念第二節(jié)明渠均勻流第三節(jié)無壓圓管均勻流第四節(jié)明渠恒定非均勻流動(dòng)第五節(jié)跌水與水躍第六節(jié)棱柱形渠道中漸變流水面曲線分析§11

明渠恒定流動(dòng)1.

明渠流動(dòng)的特點(diǎn)（掌握）2.明渠恒定均勻流（掌握）水力特征形成條件①各過流斷面上的速度分布、平均流速及水深沿程不變②①順坡②底坡和粗糙系數(shù)沿程不變的長直棱柱形渠道③渠道中沒有構(gòu)筑物或障礙物④流量沿程不變

①屬于無壓流，具有自由表面，重力和慣性力對流動(dòng)起主導(dǎo)作用。②明渠底坡的改變對流速和水深有直接影響。③明渠局部邊界的變化會造成水深在很長的流程上發(fā)生變化§11

明渠恒定流動(dòng)3.

明渠均勻