复习提纲(12土木、12船舶).doc

流体力学复习提纲第1章 绪论§1.2 作用在流体上的力一、 作用在流体上的力——力的类型及判别二、各类力的单位§1.3 流体的主要物理性质一．与流体运动有关的主要物理性质：惯性、黏性和压缩性；二．与惯性、黏性和压缩性相关的参数（量度）：惯性——质量黏性——黏度，动力黏度与运动黏度，两个黏度的单位及相互间的关系；液体、气体的黏度随温度的变化规律可压缩性与热膨胀性——压缩系数、热膨胀系数、体积弹性模量三．三个力学模型：连续介质模型、不可压缩流体模型、理想流体模型四．牛顿流体与非牛顿流体的概念及牛顿内摩擦定律——文字表述、数学表达式及其应用第2章 流体静力学§2.1 静止流体中应力的特性（二个特性）§2.2 流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）一、方程的形式、物理意义及适用条件二．流体静止的必要条件——质量力有势(质量力为有势力或保守力)三．等压面、等压面的性质及应用、正压流体的概念§2.3 重力场中流体静压强的分布规律一． 液体静力学基本方程（液体静压强分布规律）——方程形式、方程所表示的物理意义液体静力学基本方程的三个推论（包括帕斯卡原理）及应用二．气体压强的分布：一般情况下，按常密度计算：三．压强的度量1．绝对压强pabs 、相对压强p (表压)、真空度pv、当地大气压pa及相互关系2．开口容器液面下某点的相对压强的计算:四.有关水头的名称及物理意义位置高度或位置水头Z；测压管高度或压强水头；{ 速度水头 }测压管水头；真空高度§2.5 静止液体作用在平面上的总压力——静水压力一．解析法1．总压力的大小：2．总压力的方向：沿受压面的内法线方向。

3．总压力的作用点(压力中心)：与的计算4．应用实例：水对闸门等的作用力及相关量的计算二. 图算法1．压强分布图及绘制2．利用压强分布图计算总压力§2.6 液体作用在曲面上的总压力一.作用在二向曲面上的总压力水平分力：；垂直分力：（其中，V为压力体体积）总作用力的方向：，为总压力作用线与水平面夹角二.压力体的概念及压力体的界定：实压力体、虚压力体、压力体叠加；压力体体积的计算三.液体作用在潜体和浮体上的总压力第3章 流体运动学§3.1 流体运动的描述一．描述流体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法(特点、优缺点)二．欧拉法1．流场的概念2．速度场及流体质点的加速度：表达式（矢量形式、分量形式）；当地加速度(时变加速度)与迁移加速度(位变加速度)3．质点的任意物理量A的随体导数(质点导数)：时变导数与位变导数§3.2 欧拉法的基本概念一．流动的分类及各类流动的相应定义、特征恒定流(定常)与非恒定流； 一维、二维、三维流动；均匀流和非均匀流；有旋流动与无旋流动；急变流与渐变流二．流线1．流线的概念与性质； 2．流线方程及求解，画流线图三．迹线1．迹线的概念； 2．迹线方程及求解四．特例：定常流动的流线与迹线的特点及相互关系五．流量(体积流量、质量流量)及计算；断面平均流速§3.3 连续性方程一．连续性微分方程的一般形式及特殊条件下的简化，能利用连续性方程判别流动能否出现二．流体总流的连续性方程(要求能应用)第4章 流体动力学基础§4.1 流体的运动微分方程一．无黏性流体运动微分方程——欧拉运动微分方程1．方程的表达式：分量形式、向量式、展开式2、方程的物理意义：无黏性流体运动时，质量力、表面力（压力）与惯性力相平衡二．黏性流体运动微分方程——N-S方程1．表达式：向量式、（分量形式、展开式）2．物理意义：黏性流体运动时，质量力、表面力（压力、黏性力）与惯性力相平衡三．渐变流过流断面上动压强的分布规律（与静压强分布规律相同）§4.2～§4.4 伯努利方程*一．无黏性流体元流的伯努利积分及适用条件二．无黏性流体元流的伯努利方程1．方程形式及适用条件、方程的物理意义和几何意义2．水头线及绘制三．黏性流体元流的伯努利方程方程形式及适用条件、方程的物理意义与几何意义。

四．黏性流体恒定总流的伯努利方程*1．渐变流及其性质2．方程形式及适用条件，方程的物理意义和几何意义3．黏性流体恒定总流的总水头线、测压管水头线及沿途变化规律；水力坡度与测压管水头线坡度的定义及意义五．以相对压强计算时气体的伯努利方程六．有能量输入或输出的伯努利方程——应考虑输入、输入的能量项七．毕托管与流量计：作用、工作原理{附：利用伯努利方程求解实际问题的步骤：1．根据问题特征，确定方程的基本形式（流动方向未知时，可先假定）；2．选取基准面、计算断面、计算点基准面：尽量使问题简单一般，使一个断面的值为零，另一断面的为正值；计算断面：应是渐变流断面，并使一个断面的已知量最多，另一断面含待求量；计算点：一般取计算断面中心或自由液面处3．确定各计算点的流动参数；4．将各已知量代入方程，求出未知量5．注意问题：应用伯努利方程求解实际问题时，应将基准面、计算断面等的选取交代清楚，并写出分析计算过程；所求解的量应有计算式及数据代入过程，最后写出计算结果，并标明相应的单位；如需对计算结果进行“四舍五入”处理的，应保留不少于3位的有效数字}八．流体流动方向的判别§4.5 恒定总流的动量方程*一．方程的表达式：矢量式、投影式二．方程的物理意义及应用条件三．能应用动量方程求解实际问题（如：求流体对闸门、水坝、弯管、挡水板、沟坎等的作用力）{附：应用动量方程解题的步骤：1．取控制体：根据题意，选取合适的过流断面，并将两过流断面间的水体作为控制体；2．选取合适的坐标系3．作简图，进行受力分析：分析控制体的受力情况，并在控制体上标出全部作用力的方向，并按坐标轴方向投影。

控制体所受的作用力包括：(1) 相邻水流作用于两端渐变流断面上的动水总压力(用相对压强)；(2) 固壁边界对控制体内水体上的作用力；(3) 作用于控制体内水体上的重力（水平问题可不考虑重力的影响）4．标出各两过流断面的流速方向，并按坐标轴方向投影；5．列动量方程，求解未知量｝§4.6 无黏性流体的无旋流动一．有旋流动和无旋流动的概念；二．无黏性流体无旋流动的伯努利方程及物理意义三．速度势函数：速度势函数存在的充分必要条件，速度势函数的性质与求解；四．平面流动与流函数：流函数存在的充分必要条件，流函数主要性质与求解第6章 流动阻力和水头损失§6.1 流动阻力和水头损失的分类一．水头损失的分类及成因：沿程阻力和沿程水头损失、局部阻力和局部水头损失、总水头损失二．水头损失的计算公式1．圆管沿程水头损失——达西公式：2．局部程水头损失：§6.2 黏性流体的两种流态一．两种流态层流和紊流、层流与紊流流动中沿程损失与流速的关系二．雷诺数及流态判别1．雷诺数及其物理意义圆管流雷诺数：;圆管流(下)临界雷诺数：2．当量直径与水力半径的定义及计算用当量直径代替管子内径d计算雷诺数，；用水力半径代替管子内径d计算雷诺数，并取§6.3 沿程水头损失与剪应力的关系一．均匀流动方程式——反映沿程水头损失与剪应力的关系二．圆管过流断面上剪应力分布规律（如右图）§6.4 圆管中的层流流动一．流动特征及剪应力分布规律二．流速分布1．过流断面上流速分布（抛物线分布）；2．平均流速：三．沿程水头损失的计算：，§6.5 紊流运动一．紊流的主要特征：不规则性和有涡性。

二．分析处理方法——时均化（几种速度：瞬时速度、时均速度、涨落速度、断面平均速度）三．过流断面上进均流速分布（对数分布或指数分布）四．黏性底层的概念及无滑移（黏附）条件§6.6 紊流的沿程水头损失一．沿程水头损失计算公式——达西公式：二．尼古拉兹实验：阻力分区情况及各阻力区沿程阻力系数的变化规律（掌握各阻力区与、及流速的关系）三．非圆管的沿程损失：用当量直径代替，仍可应用圆管的相应公式计算§6.7 局部水头损失一．计算公式：二．几种典型的局部水头损失系数：管道入口、出口（记住具体数值）；突然扩大、突然缩小、弯管多数局部阻碍的阻力系数均由实验测定三．注意：局部阻碍前后流道截面积发生变化时，应注意与的对应§6.8 边界层概念与绕流阻力一．边界层概念1．平板边界层()(1)平板上部流场的分区：主流区与边界层区(注意主流区与边界层区的区别)；(2)沿流动方向，边界层厚度的变化规律；(3)沿流动方向，边界层内流态的变化规律；平板绕流的临界雷诺数为～，一般工程计算中可取2．管道进口段的边界层：入口段与定型段(充分发展段)3．曲面边界层（以绕无限长圆柱体为例）(1) 曲面边界层的分离现象(2) 绕流阻力与压差阻力；工程设计中减小绕流阻力的方法：将物体外形设计成流线型。

3) 卡门涡街及其危害(4) 绕流阻力的计算：第7章 孔口、管嘴出流和有压管流§7.1 孔口出流一．概说1．孔口出流及类型：恒定出流、变水头出流；自由出流、淹没出流；2．孔口出流的水头损失特征：沿流动方向的边界长度很短，水头损失只局部损失二．薄壁小孔恒定出流1．自由出流与淹没出流（注意两者作用水头的差别）2．收缩断面流速及孔口的流量的计算；收缩系数、速度系数与流量系数及相互关系三．柱形容器孔口的变水头出流（放水时间的计算）§7.2 管嘴出流一、概说：管嘴出流及管嘴出流的水头损失的特征二、圆柱形外管嘴恒定出流1．基本计算公式：管嘴出口流速及管嘴流量的计算公式2．孔口自由出流与管嘴自由出流的过流能力比较流量倍数、管嘴出流的过流能力大于孔口自由出流的原因3．收缩断面的真空4．圆柱形外管嘴的正常工作条件：真空度要求、管嘴长度要求§7.3 短管的水力计算工程中有压管流的分类：短管与长管（注意两者的特征）一．短管自由出流(水箱水位恒定)：作用水头、水头损失，流速、流量、流量系数的计算（公式详见教材）二．短管淹没出流：作用水头、水头损失，流速、流量、流量系数的计算（公式详见教材），流量比较三．短管水力计算方法：通过建立伯努利方程求解(考虑各项沿程损失与局部损失)；或直接利用相应基本公式求解§7.4 长管的水力计算一．长管：水头损失以沿程损失为主，不计局部水头损失和流速水头。

二．长管计算类型1．简单管路——沿程直径不变，流量也不变的管道(1) 水头损失：，(2) 比阻与阻抗：比阻，阻抗(3) 水头损失特征：长管的全部作用水头都消耗于沿程水头损失，总水头线是连续下降的直线，并与测压管水头线重合2．串联管道——由直径不同的管段顺序连接起来的管道相关规律(1) 节点流量平衡式：水头损失规律：串联管道的总水头损失等于各管段水头损失之和关键之一：每一管段流量的计算(2) 特例：节点无流量分出时， ，即流量相等、阻抗相加3．并联管道——在两节点之间并接两根以上管段的管道相关规律(1) 节点流量平衡式；水头损失规律（并联管道各管段的水头损失相等）；(2) 特例：A、B节点无流量分出时，有： （流量相加） 并联管路的流量分配规律：4．沿程均匀泄流管道（1）沿程均匀泄流管道的水力计算——将沿途泄流量折算成通过流量来计算管道的沿程水头损失（2）计算公式：整个泄流管段的水头损失：近似式：，其中：。