流體力學(xué)復(fù)習(xí)大綱

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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(zhì)）
2、作用在流體上的力的分類？（根據(jù)力的作用方式的不同，可分為質(zhì)量力和表面力）
3、什么是流體質(zhì)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?。?br /> 4、什么是連續(xù)介質(zhì)模型？（1.組成流體的最小物質(zhì)實體是流體質(zhì)點；2.流體由無限多的流體質(zhì)點連綿不斷的組成，質(zhì)點之間無間隙）
5、質(zhì)量力和單位質(zhì)量力的定義、其軸向分力的表達(dá)式以及具體應(yīng)用？
6、表面力的定義，及表面應(yīng)力的表達(dá)？
7、質(zhì)量力和表面力的比較；
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(chǎn)生的機理（注意液體和氣體粘性產(chǎn)生的機理不同）；牛頓內(nèi)摩擦定律（兩個表達(dá)式及其物理意義）；動力粘性系數(shù)、運動粘性系數(shù)的定義、公式；粘性、粘性系數(shù)同溫度的關(guān)系；理想流體的定義及數(shù)學(xué)表達(dá)；牛頓流體的定義；
11、壓縮性和熱脹性的定義；體積壓縮系數(shù)和熱脹系數(shù)的定義及表達(dá)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(nèi)摩擦定律的應(yīng)用－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(xué)
一、概念
1、流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(zhì)不可壓縮流體的數(shù)學(xué)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(yīng)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(guān)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(yīng)的工程應(yīng)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(xué)基礎(chǔ)
一、概念
1、描述流體運動的兩種方法（著眼點、數(shù)學(xué)描述、拉格朗日及歐拉變數(shù)）；
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(shù)學(xué)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(dāng)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(zhì)導(dǎo)數(shù)的概念及公式：物質(zhì)導(dǎo)數(shù)（質(zhì)點導(dǎo)數(shù)）、局部導(dǎo)數(shù)（當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù)）、對流導(dǎo)數(shù)（遷移導(dǎo)數(shù)、對流導(dǎo)數(shù)）的物理意義、數(shù)學(xué)描述；流體質(zhì)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(zhì)量流體伯努利方程的不同表達(dá)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(dá)形式及量綱）；動能修正系數(shù)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(fù)，及其與功率的關(guān)系；流動存在分流或合流的能量方程；
9、能量方程的應(yīng)用：氣體流動能量方程的兩種表達(dá)形式及區(qū)別；畢托管、文丘里流量計測量的參數(shù)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(shù)和取值；求解動量方程應(yīng)注意的問題
二、計算
1、物質(zhì)導(dǎo)數(shù)的計算，如流體質(zhì)點加速度或流體質(zhì)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(yīng)用（注意伯努利方程的應(yīng)用，注意坐標(biāo)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(chǎn)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(shù)λ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(dāng)量直徑de）；水力半徑和當(dāng)量直徑的概念及計算公式；局部阻力系數(shù)的確定；
2、流動的兩種狀態(tài)及區(qū)分；判斷準(zhǔn)則數(shù)Re的計算公式及圓管流動臨界雷諾數(shù)的值；計算雷諾數(shù)時的特征長度是什么？如何根據(jù)雷諾數(shù)進(jìn)行流態(tài)分析；
3、圓管均勻流動方程式和切應(yīng)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(shù)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(guān)系）；圓管層流的速度分布，最大速度與平均速度之間的關(guān)系；
5、紊流切應(yīng)力的構(gòu)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(gòu)成，壁面粗糙度會產(chǎn)生慣性阻力，每個粗糙點都有可能誘發(fā)漩渦的生成而產(chǎn)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(shù)的計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(lián)管道和并聯(lián)管道的特點（流量、水力損失）。

第5章 不可壓縮流體動力學(xué)基礎(chǔ)
一、概念
1、流體微團(tuán)運動分析：線變形的概念，線變形速度的定義及公式，旋轉(zhuǎn)的概念，旋轉(zhuǎn)角速度公式，角變形速度的定義及公式；
2、流體微團(tuán)的復(fù)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，相對體積膨脹率為零）、公式（注意直角坐標(biāo)和柱面坐標(biāo)公式的不同）；
5、粘性流體中任一點的應(yīng)力狀態(tài)（9個應(yīng)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(yīng)力正方向的表示規(guī)則（表面外法線方向與坐標(biāo)軸正向一致，則應(yīng)力分量正向分別與各坐標(biāo)軸正向一致；反之，表面外法線方向與坐標(biāo)軸正向相反，則應(yīng)力分量正向分別與各坐標(biāo)軸正向相反）
6、什么是本構(gòu)方程？（應(yīng)力與變形速度的關(guān)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(yīng)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(yīng)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(shù)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(shù)的全微分方程；勢函數(shù)與流速的關(guān)系方程；勢函數(shù)滿足拉普拉斯方程；速度勢函數(shù)的應(yīng)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(guān)）；
3、平面無旋流動即平面勢流；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(shù)各方程的極坐標(biāo)形式；
4、流函數(shù)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(guān)系（直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)）；等流函數(shù)線與流線的關(guān)系；流函數(shù)和勢函數(shù)的區(qū)別（只有無旋流動才存在勢函數(shù)，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(shù)）；勢函數(shù)和流函數(shù)的關(guān)系（即柯西－黎曼條件）；等流函數(shù)線與等勢函數(shù)線的關(guān)系（正交）；流網(wǎng)的概念、特點和性質(zhì)；流函數(shù)與流量的關(guān)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(shù)、速度勢函數(shù)、速度分布公式，流線、等勢線的形狀，點源（匯）、點渦流函數(shù)和速度勢函數(shù)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(shù)、勢函數(shù)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(yīng)（升力方向的判斷）；達(dá)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(nèi)，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(nèi)流動的轉(zhuǎn)化；判斷流態(tài)轉(zhuǎn)化的準(zhǔn)則數(shù)，順流平板問題臨界雷諾數(shù)的值以及計算雷諾數(shù)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(yīng)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(shù)和阻力計算公式（參考面積、來流動壓和阻力系數(shù)的關(guān)系）；邊界層厚度與到平板前緣距離的定性關(guān)系；、混合邊界層阻力系數(shù)和阻力計算公式（參考面積、來流動壓和阻力系數(shù)的關(guān)系）；
12、曲壁邊界層分離的必要條件；逆壓梯度的數(shù)學(xué)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(shù)、速度勢函數(shù)是否存在的判斷及求解，速度分布的求解（柯西－黎曼條件）

第7章 一元氣體動力學(xué)基礎(chǔ)
一、概念
1、理想氣體一元恒定流動運動方程（涉及熱力學(xué)過程方程和理想氣體狀態(tài)方程）；
2、當(dāng)?shù)匾羲俚母拍?、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(shù)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?fàn)顟B(tài)、臨界狀態(tài)的概念；等熵流動過程中熱力學(xué)參數(shù)變化的趨勢及同速度變化之間的定性關(guān)系；靜參數(shù)、滯止參數(shù)與馬赫數(shù)之間的關(guān)系（公式）；臨界參數(shù)與滯止參數(shù)之間的關(guān)系（公式）；氣流參數(shù)與通道面積的關(guān)系；氣流按不可壓縮處理的確定極限；
5、等溫管流和絕熱管流的應(yīng)用場合和流動特征
二、計算
1、音速、馬赫數(shù)、滯止參數(shù)的計算應(yīng)用，通過滯止參數(shù)和斷面上的馬赫數(shù)求斷面上的壓強、溫度、密度值。

第8章 相似原理
一、概念
1、什么是力學(xué)相似，力學(xué)相似包含那些相似，各個相似的定義及相關(guān)推論；
2、準(zhǔn)則數(shù)的定義（哪兩種力的比）、數(shù)學(xué)描述；
二、計算
1、近似模型法求解模型或?qū)嵨锪鲃又械母鞣N參數(shù)（如速度、阻力等）。