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1、流体力学知识点总结1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。4 作用于流体上面的力 （1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。FPTAAV法向应力pA周围流体作用的表面力切向应力 作用于A上的平均压应力 作用于A上的平均剪应力 应力为A点压应力，即A点的压强法向应力 为A点的剪应力切向应力 应力的单位是帕斯卡（pa），1pa=1N/，表面力具有传递性。（2） 质量力：作用在所取流体体积内每个质点上
2、的力，力的大小与流体的质量成比例。（常见的质量力：重力、惯性力、非惯性力、离心力） 单位为5 流体的主要物理性质（1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 常见的密度（在一个标准大气压下）： 4时的水 20时的空气（2） 粘性huu+duUzydyx牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。即 以应力表示粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。由图可知 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度）粘度是比例系数，称为动力黏度，单位“pas”。动力黏度是流体黏性大小的度量，值越大，流体越粘，流动性越差。运动粘度 单位：m2/s 同加速
3、度的单位说明：1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。2）液体T 气体T无黏性流体无粘性流体，是指无粘性即=0的液体。无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。（3） 压缩性和膨胀性 压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大，除去外力后能恢复原状的性质。 T一定，dp增大，dv减小 膨胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小，温度下降后能恢复原状的性质。 P一定，dT增大，dV增大A 液体的压缩性和膨胀性液体的压缩性用压缩系数表示 压缩系数：在一定的温度下，压强增加单位P，液体体积的相对减小值。 由于液体受压体积减小，dP与dV异号，加负号，以使为正值；其值愈大，愈容易
4、压缩。的单位是“1/Pa”。（平方米每牛）体积弹性模量K是压缩系数的倒数，用K表示，单位是“Pa” 液体的热膨胀系数：它表示在一定的压强下，温度增加1度，体积的相对增加率。 单位为“1/K”或“1/” 在一定压强下，体积的变化速度与温度成正比。水的压缩系数和热膨胀系数都很小。P 增大 水的压缩系数K减小 T升高 水的膨胀系数增大 B 气体的压缩性和膨胀性气体具有显著的可压缩性，一般情况下，常用气体（如空气、氮、氧、CO2等）的密度、压强和温度三者之间符合完全气体状态方程，即 理想气体状态方程 P 气体的绝对压强（Pa）； 气体的密度（Kg/cm3）； T 气体的热力学温度（K）； R 气体常数
5、；在标准状态下， M为气体的分子量，空气的气体常数R=287J/KgK。适用范围：当气体在很高的压强，很低温度下，或接近于液态时，其不再适用。流体静力学1 静止流体具有的特性 （1） 应力方向沿作用面的内发现方向。 （2） 静压强的大小与作用面的方位无关。流体平衡微分方程欧拉 在静止流体中，各点单位质量流体所受表面力 和质量力相平衡。 欧拉方程全微分形式： 2 等压面：压强相等的空间点构成的面（平面或曲面）。 等压面的性质：平衡流体等压面上任一点的质量力恒正交于等压面。 由等压面的这一性质，便可根据质量力的方向来判断等压面的形状。质量力只有重力时，因重力的方向铅垂向下，可知等压面是水平面。若重
6、力之外还有其它质量力作用时，等压面是与质量力的合力正交的非水平面。3 液体静力学基本方程 P0P1P2Z1Z2 P静止液体内部某点的压强 h该点到液面的距离，称淹没深度 Z该点在坐标平面以上的高度 P0液体表面压强，对于液面通大气的开口容器，视为 大气 压强并以Pa表示 推论 （1）静压强的大小与液体的体积无关 （2)两点的的压强差 等于两点之间单位面积垂 直液柱的重量 （3）平衡状态下，液体内任意压强的变化，等值的 传递到其他各点。液体静力学方程三大意义 .位置水头z：任一点在基准面以上的位置高度，表示单位重量流体从某一基准面算起所具有的位置势能，简称比位能，或单位位能或位置水头。 .压强水
7、头： 表示单位重量流体从压强为大气压算起所具有的压强势能，简称比压能或单位压能或压强水头。 .测压管水头（ ）：单位重量流体的比势能，或单位势能或测压管水头。4 压强的度量绝对压强：以没有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强，以符号pabs表示。（大于0）相对压强：以当地大气压为基准起算的压强，以符号p表示。 （可正可负可为0） 真空：当流体中某点的绝对压强小于大气压时， 则该点为真空，其相对压强必为负值。真 空值与相对压强大小相等，正负号相反（必小于0）相对压强和绝对压强的关系绝对压强、相对压强、真空度之间的关系 压强单位压强单位Pa N/m2kPa kN/m2mH2OmmHgat换算关系
8、9800098107361说明：计算时无特殊说明时液体均采用相对压强计算，气体一般选用绝对压强。5 测量压强的仪器（金属测压表和液柱式测压计）。（1） 金属测压计测量的是相对压强 （弹簧式压力表、真空表）（2） 液柱式测压计是根据流体静力学基本原理、利用液柱高度来测量压强（差）的仪器。测压管A点相对压强 真空度 U形管测压计 上式的图形 倾斜微压计压差计 例8：在管道M上装一复式U形水银测压计，已知测压计上各液面及A点的标高为：1=1.8m =0.6m，=2.0m，=1.0m，=1.5m。试确定管中A点压强。 6 作用在平面上的静水总压力图算法（1） 压强分布图 根据基本方程式： 绘制静水压强大小；（2） 静水压强垂直于作用面且为压应力。图算法的步骤是：先绘出压强分布图，总压力的大小等于压强分布图的面积S，乘以受压面的宽度b，即 P=bS 总压力的作用线通过压强分布图的形心，作用线与受压面的交点， 就是总压力的作用点 适用范围：规则平面上的静水总压力及其作用点的求解。 原理：静水总压力大小等于压强分布图的体积，其作用线通过压 强分布图的形心，该作用线与受压面的交点便是压心P。经典例题 一铅直矩形闸门，已知h1=1m，h2=2m，宽b=1.5m，求总压力及其作用点。
