流体力学 总结+复习
第一章 绪论
一、流体力学与专业的关系
流体力学——是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
研究对象：研究得最多的流体是液体和气体。
基础知识：牛顿运动定律、质量守恒定律、动量（矩）定律等物理学和高等数学的基础知识。
后续课程：船舶静力学、船舶阻力、船舶推进、船舶操纵等都是以它为基础的。
二、连续介质模型
连续介质：质点连续地充满所占空间的流体。
流体质点(或称流体微团) ：忽略尺寸效应但包含无数分子的流体最小单元。 连续介质模型：流体由流体质点组成，流体质点连续的、无间隙的分布于整个流场中。
三、流体性质
?mdm ??V?0?VdV?GdG重度：单位体积流体的重量。以 γ 表示，单位：N/m3。?A?lim ??V?0?VdV密度：单位体积流体的质量。以 ? 表示，单位：kg/m3。?A?lim密度和重度之间的关系为：???g
流体的粘性：流体在运动的状态下，产生内摩擦力以抵抗流体变形的性质。 牛顿内摩擦定律：??Fdu??，其中?为粘性系数，单位：N·s／m2＝Ｐa·s Ady运动粘性系数：???，单位： m2/s ? 1
粘性产生的原因：是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。 牛顿流体：内摩擦力按粘性定律变化的流体。 非牛顿流体：内摩擦力不按粘性定律变化的流体。
四、作用于流体上的力
质量力（体积力）：其大小与流体质量（或体积）成正比的力，称为质量力。例如重力、电磁力以及惯性力等均属于质量力。X?limFx,mY?limFym,Z?limFz mm?0m?0m?0表面力：作用于Ｍ点处单位面积上的法向力和切向力，p?limdFn,dA?0dA??limdF? dA?0dA五、流体静压特性
特性一：静止流体的压力沿作用面的内法线方向
特性二：静止流体中任意一点的压力大小与作用面的方向无关，只是该点的坐标函数。
六、压力的表示方法和单位
绝对压力pabs：以绝对真空为基准计算的压力。
相对压力p：以大气压pa为基准计算计的压力，其值即为绝对压力超过当地大气压的数值。
p=pabs - pa
真空度pv：pv=pa - pabs= - p
国际单位制（SI）：N／m２ 或 Pa。1 Pa ＝ １N／m２ 液柱高：长度单位，如水银柱、水柱等。 大气压：包括标准大气压和工程大气压。
１标准大气压 Patm=1.013×105 Pa=760ｍｍ汞柱=10.33ｍ水柱 １工程大气压 Pata=１kgf/cm2 =0.981×105Pa=0.968 atm
第二章 流体静力学
研究内容：研究静止流体的压力、密度、温度分布，以及流体对器壁或物体的作用
2
力。
主要内容：欧拉平衡微分方程、静力学基本方程（静压力分布规律）、平板上的作用力及压力中心、曲面上的作用力、阿基米德定理
一、欧拉平衡微分方程
?p欧拉平衡微分方程：??X,?x?p??Y,?y?p??Z，该式表明，在平衡的情况下，?z压力梯度必须和质量力取得平衡。
欧拉平衡微分方程的综合形式：dp??[Xdx?Ydy?Zdz]
Y??U?y?U对于不可压缩流体，质量力有势，X??x函数
引进势函数之后，欧拉方程式变为：dp等压面：压力相等之各点所组成的面。
Z??U，Ｕ称为质量力势?z??dU
等压面特性： 在流体静止时，质量力垂直于等压面，等压面与等势面重合。
二、流体静力学基本方程式
流体静力学基本方程式：
p?p0??h，也称静压力分布规律。
流体的静压强具有两个重要特性：
特性一：流体静压强的作用方向总是沿其作用面的内法线方向。
特性二：在静止流体中任意一点上的压强与作用的方位无关，其值均相等。
三、平板上的作用力及压力中心
平板上的作用力：P压力中心：?D??C??p0???hc?IC?，静水总压大小：P?pc???hc?
??C 四、曲面上的作用力
（1）总作用力的水平分力：Fx（2）总作用力的垂直分力：Fz??hcAx
???Vab
3