高考物理流体力学的基本规律专题复习教案

高考物理流体力学的基本规律专题复习教案

一、概述

流体力学是物理学中的一个重要分支，它研究了液体和气体在力的

作用下的行为规律。在高考物理中，流体力学是一个常考的知识点。

为了帮助同学们有效地复习流体力学的基本规律，本教案将重点介绍

流体静力学、流体动力学以及补充一些常见的应用题。

二、流体静力学

1. 密度和压强

在流体静力学中，密度和压强是两个基本概念。密度用来描述流

体的质量分布情况，定义为单位体积内的质量。压强则是描述力在单

位面积上的作用情况，定义为单位面积上受到的力的大小。

2. 压强传递与帕斯卡定律

根据帕斯卡定律，当流体处于静止或稳定状态时，任何一个点受

到的压强都会被均匀传递到所有方向上。这个规律在实际生活中有很

多应用，比如液压系统等。

3. 浮力与阿基米德原理

阿基米德原理指出，浸没在流体中的物体会受到一个向上的浮力，这个浮力的大小等于物体排开的流体的重量。对于浮力与物体的浮沉

问题，我们可以应用阿基米德原理来进行分析与解决。

三、流体动力学

1. 流体的连续性方程

流体的连续性方程是描述流体在运动过程中质量的守恒性原理。

它表明在稳定流动的情况下，流体通过任意横截面的质量流速是相等的。在解决涉及流速、截面积等问题时，可以应用流体的连续性方程。

2. 流体的伯努利方程

流体的伯努利方程是描述流体在运动过程中能量的守恒性原理。

它包含了流体的动能、位能和压力能等各种能量项，并且在流体无粘性、无外力、无热交换的情况下成立。求解流体的速度、压强等问题时，可以应用伯努利方程。

四、应用题

1. 水泵的工作原理

水泵是将液体从低处输送到高处的装置，它利用了流体的压强传

递规律。在应用题中，我们可以通过计算流体在水泵中受到的压强差

来求解液体的流速或者水泵的功率等问题。

2. 喷气式飞机的升力

喷气式飞机在飞行过程中，通过机翼底面形成的气流速度增加，

而顶面形成的气流速度减小，导致压强差，从而产生一个向上的升力。在解决喷气式飞机升力的问题时，我们可以运用伯努利方程来进行分析。

五、总结

通过对流体力学的基本规律进行复习，我们可以更好地理解流体的

行为规律，并能够应用这些规律解决实际问题。同学们在复习过程中，要注意掌握流体静力学和流体动力学的基本概念和公式，并能够熟练

地运用于具体问题中。祝同学们在高考物理中取得好成绩！

流体力学复习资料

流体力学重点知识汇总 编者：翟冬毅韩冠宇武红李姗姗孙荣耀柯慧宇刘培放高士奇（以编写的章节排序） 第一章 连续介质假设:连续介质假设的概念认为流体是由流体质点连续的、没有空隙的充满了流体所在的整个空间的连续介质。 质点（流体微团）：流体质点，是指微观上充分大、宏观上充分小的分子团。 粘滞性及其影响因素：对于流动着的流体，若流体质点之间因相对运动的存在，而产生内摩擦力以抵抗其相对运动的性质，称为流体的粘滞性，所产生的内摩擦力也称为粘滞力，或粘性力。 切应力和牛顿内摩擦定律：（1-14）、（1-15） 动力粘性系数：μ在国际单位制中单位是Pa·s或N·s/m2，单位中由于含有动力学量纲，一般称为动力粘性系数 运动粘性系数：运动粘性系数ν是动力粘性系数μ与流体密度ρ的比值。 梯度与变形的关系：牛顿内摩擦定律（1-14）中反映相对运动的流速梯度du/dt，实际上表示了流体微团的剪切变形速度。 作用力分类：按物理性质，分为惯性力、重力、弹性力、粘滞力、表面张力等；按作用方式，分质量力和表面力两种。质量力是作用于流体的你每一个质点上，并与被作用的流体的质量成比例的力。表面力是作用于流体的表面上，并与被作用的表面面积成比例的力。

第二章 流体静压强特性：1.作用方向垂直并指向作用面。2.静止流体内任意一点的流体静压强的大小与其作用面的方位无关，任意一点的流体静压强在各个方向上相等。 等压面性质：1.在平衡流体中等压面就是等势面。2. 在平衡流体中等压面与质量力正交。 Z：位置水头，又代表位置势能，简称位能。 P/?g：压强水头，又代表压强势能，简称压能。 (P/?g＋Z)：测压管水头，为常数。 绝对压强=相对压强+大气压强：p’=p+p a 真空压强（真空度）：pv=pa- p’ 静压强分布图：1.按一定的比例，用线段的长度代表静水压强大小。 2.用箭头表示静水压强的方向。 压力体：1.受液体作用的曲面本身。2.自由液面或自由液面的延长面。 3.由曲面的周边引自自由液面或自由液面的延长面的铅垂柱面。 流体静力学基本方程：dp=?(fxdx+fydy+fzdz) 水静力学基本方程：p=po+ ?gh 平板静水压力计算公式:S= ?gH2 曲面静水压力计算公式:PX=?gh c gA x Pz=?gv U-型管测压计算:p A=-(?’gH-?gH) 第三章 描述流体运动的两种方法：

流体力学教案第5章流体漩涡运动基础

第五章 流体旋涡运动基础 §5-1 旋涡运动的几个基本概念 一、涡量场 对有旋流动，0≠ω?，而),,,(t z y x f ＝ω? ，所以对有旋流动的流场中同时存在一个旋涡场，或称涡量场或角速度场。 k Ωj Ωi ΩΩz y x ?? ??++= (1) z y w Ωx ??-??= υ x w z u Ωy ??- ??= (2) y u x Ωz ??-??= υ 满足涡量连续性方程： 0=??+??+??z Ωy Ωx Ωz y x (3) 二、涡线 同速度场中引进流线、流管和流量的定义一样。下面我们定义涡线、涡管、涡束以及旋涡强度(涡通量)。 涡线――涡线是旋涡场中的一条曲线，在某一瞬时，曲线上各点的切线方 向与该点流体微团的角速度ω? 方向重合。(Ω?方向的判别，根据右手螺旋法则)对非定常流动涡线的形状随时间而变，对定常流动，涡线形状不随时间而变。与流线一样，涡线本身也不会相交。 取k z j y i x s ???? d d d d ++=为涡线上一微元线段。 类似于流线微分方程，或由0d d d d ==?z y x ΩΩΩk j i s Ωz y x ???? ? 可得到涡线微分方程为： ) ,,,(d ),,,(d ),,,(d t z y x Ωz t z y x Ωy t z y x Ωx z y x == (4)

三、涡管和涡束 涡管－在涡量场中任取一不是涡线的封闭曲线，通过封闭曲线上每点的涡线，这些涡线形成一管状表面，称为涡管。 涡束－涡管中充满作旋转运动的流体，称为涡束。 四、涡通量 涡通量－通过任一开口曲面的涡量的总和。 通过开口曲面A 涡通量为： A n ΩJ A d ???=? ? n ? 为d A 的外法线单位向量 对于封闭曲面： A n ΩJ A d ???=?? 由于： 0=??+??+??z Ωy Ωx Ωz y x 所以：0d =?=??A n ΩJ A ? ? 五、速度环量 定义如下：在流场中任取一通曲线AB 。AB 曲线上任一点的速度为V ? ，在 该点B 附近的曲线上任取一微元线段s ?d ，V ?与s ? d 的夹角为α。 则速度环量： ???++==?=B A B A B A AB z w y x u s V s V Γd d d d cos d υα???? 其中：k w j i u V ????++=υ，k z j y i x s ???? d d d d ++= 若A 与B 重合，便成了封闭曲线，则： ???++==?z w y x u s V s V Γk k d d d d cos d k υα? ?＝ 环量的正向为：沿封闭周线前进时，周线所包围的面积在速度方向的左侧， 即逆时针方向速度环量为“+” ? B

《流体力学》教学大纲

《流体力学》教案大纲 一、基本信息 二、教案目标及任务 “流体力学”作为环境工程专业的专业基础课，是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。学生通过该课程的学习，掌握流体的基本性质，流体静止与运动的规律及流体与边界的相互作用、明渠流、管流、堰流等知识，具备流体计算（水力计算）的基本技能，为解决环境工程专业中的相关流体力学问题奠定基础。 本课程支撑环境工程专业毕业要求、、、、和。 三、学时分配 教案课时分配

四、教案内容及教案要求 绪论 第一节流体力学的任务和发展简史 第二节连续介质假定与流体的主要物理性质 . 连续介质假设 . 流体的主要物理性质 习题要点：牛顿内摩擦定律的理解与应用 第三节作用在流体上的力 习题要点：质量力与表面力的概念 第四节流体力学的研究方法 本章重点、难点：黏性、牛顿内摩擦定律、质量力、表面力、连续介质概念。 本章教案要求：了解流体力学的发展简史，了解本课程在专业及工程中的应用；掌握流体主要物理性质，特别是黏性和牛顿内摩擦定律；理解作用在流体上的力；掌握连续介质、不可压缩流体及理想流体的概念；了解研究流体运动规律的一般方法。 第一章流体静力学 第一节流体静压强特性 第二节流体平衡微分方程 . 流体平衡微分方程 . 流体平衡微分方程的积分 . 等压面 习题要点：流体平衡微分方程的推导 第三节流体静力学基本方程 . 流体静力学基本方程

. 压强的表示方法 3.测压计 习题要点：流体静力学基本方程的应用，压强表示与计算 第四节液体的相对平衡 . 液体的相对平衡 . 液体的相对平衡在生产中的应用 习题要点：等压面方程，压强分布规律 第五节作用在平面上的液体总压力 . 图解法 . 解读法 习题要点：平面静水总压力的计算 第六节作用在曲面上的液体总压力 习题要点：曲面静水总压力的计算 本章重点、难点：静压强及其特性，点压强的计算，静压强分布图，压力体图，作用于平面壁和曲面壁上的液体总压力，流体平衡微分方程的建立与应用。 本章教案要求：理解流体静压强的概念；掌握静水压强的特性，压强的表示方法及计量单位；掌握流体微分方程及其物理意义；掌握液柱式测压仪的基本原理；熟练掌握平衡流体静压强的分布规律及点压强的计算方法；掌握作用于平面壁和曲面壁上的液体总压力的计算。 第二章流体动力学基础 第一节描述流体运动的二种方法 . 拉格朗日法 . 欧拉法 . 流线迹线脉线 习题要点：流线与迹线方程求解 第二节描述流体运动的概念 习题要点：掌握流体运动的概念 第三节流体运动的类型 习题要点：掌握流体运动类型及其特性

流体力学教案

《流体力学泵与风机》教案 第一章：流体及流场的基本性质 一、重点、难点 重点：流体的物理性质（压缩性和膨胀性、牛顿内摩擦定律）、水力要 素。 难点：粘性、连续性假设、牛顿内摩擦定律的具体应用。 二、内容 绪论 1、流体力学的发展简况——四个阶段 （1）第一阶段——经验阶段： 十七世纪前，主要是人们在与大自然斗争中的经验总结。例如，我国秦代李冰父子设计建造的四川都江堰工程，隋代大运河，水车，汉代张衡发明的水力浑天仪，古代铜壶滴漏计时等。 （2）第二阶段——理论阶段： 十七世纪～十九世纪一些水力原理论著出现，标志着流体力学的发展进入了理论阶段。 •1643：托里拆利提出孔口泄流定理 •1650：巴斯加提出压强传递定律 •1686：牛顿提出液流内摩擦定理 •1700—1783：D.Bernoulli(伯努利)定理 •1717—1783：d’Alembert达朗贝尔——连续性方程 •1707—1783：Euler(欧拉)理想流体运动方程 •1785—1863：Navier(纳维)粘性流体运动方程 •1819—1903：Stokes(斯托克斯)也导出粘性流体运动方程 •1820—1872：兰金（Rankine）发展了源汇理论 •1821—1894：Helmholtz(亥姆霍兹)提出速度势，建立了旋涡运动和间断运动理论 •1824—1887：客希霍夫继续研究间断运动及阻力 •1842—1912：O.Reynolds(雷诺)层、紊流

•1847—1921：茹可夫斯基研究机翼获得成功 •1868—1945：兰彻斯特（Lanchester）研究了升力原因的环量概念 •1875—1953：普朗特（Prandtl）在1904年提出边界层理论，从而使粘性流体和无粘性流体的概念协调起来 （3）第三阶段 20世纪初至中叶，流体力学理论、实验全面展开，航空航天迅速发展，湍流，稳定性等。 （4）第四阶段——多学科互相渗透。 工业流体力学，实验流体力学，地球流体力学，非牛顿流体力学，多相流体力学，生物流体力学，物理—化学流体力学，渗流力学等，都已形成相对独立的学科。 2、流体力学的应用 （1）航空航天领域——空气动力学、稀薄空气动力学 飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙探测器、航天飞机等航空器都是在大气层内活动的飞行器。 （2）船舶工业 很显然，船舶工业更是离不开流体力学。船舶、舰艇的外形直接影响到他们的航行速度、稳定性等特性，在设计时必须考虑在流体力学上如何使船体线型达到最佳。 （3）水利工程等关系到国计民生的大工程—理论计算、设计、勘察 a三峡工程：五级连续船闸——U形管原理（连通器） b西气东输：西气东输要解决的关键问题是：管网设计、防腐、安全、环保等，与流体力学紧密相关。 c南水北调：南水北调总体规划推荐东线、中线和西线三条调水线路。通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系，构成以“四横三纵”为主体的总体布局。 南水北调需要穿越隧道、黄河、倒吸虹、暗渠、桥等，输水河道、泵站枢纽

流体力学复习提纲

第一章 流体的定义：流体是一种受任何微小的剪切力作用时，都会产生连续变形的物质。能够流动的物体称为流体，包括气体和液体。 流体的三个基本特征： 1、易流性：流动性是流体的主要特征。组成流体的各个微团之间的内聚力很小，任何微小的剪切力都会使它产生变形，(发生连续的剪切变形)——流动。 2、形状不定性：流体没有固定的形状，取决于盛装它的容器的形状，只能被限定为其所在容器的形状。（液体有一定体积，且有自由表面。气体无固定体积，无自由表面，更易于压缩） 3、绵续性：流体能承受压力，但不能承受拉力，对切应力的抵抗较弱，只有在流体微团发生相对运动时，才显示其剪切力。因此，流体没有静摩擦力。 三个基本特性： 1.流体惯性涉及物理量：密度、比容（单位质量流体的体积）、容重、相对密度 （与4摄氏度的蒸馏水比较） 2.流体的压缩性与膨胀性 压缩性：流体体积随压力变化的特性成为流体的压缩性。用压缩系数衡量 K，表征温度不变情况下，单位压强变化所引起的流体的体积相对变化率。其倒数为弹性模量E，表征压缩单位体积的流体所需要做的功。 膨胀性：流体的体积随温度变化的特性成为膨胀性。体胀系数α来衡量，它表征压强不变的情况下，单位温度变化所引起的流体体积的相对变化率。 ３.流体的粘性流体阻止自身发生剪切变形的一种特性，由流体分子的结构及分子间的相互作用力所引起的，流体的固有属性。

恩氏粘度计测量粘度的一般方法和经验公式，见课本的24页 牛顿内摩擦定律：当相邻两层流体发生相对运动时，各层流体之间因粘性而产生剪切力，且大小为：（省略）实验证明，剪切力的大小与速度梯度（流体运动速度垂直方向上单位长度速度的变化率）以及流体自身的粘度（粘性大小衡量指标）有关。 温度升高时，液体的粘性降低，气体的粘性增加。（原理，查课本24~25页） 三个力学模型 1.连续介质模型：便于对宏观机械运动的分析，可以认为流体是由无穷多个连续分布的流体微团组成的连续介质。这种流体微团虽小，但却包含着为数甚多的分子，并具有一定的体积和质量，一般将这种微团称为质点。连续介质中，质点间没有空隙（但物理结构上的分子之间是有的），质点本身的几何尺寸，相对于流体空间或流体中的固体而言，可忽略不计，并设质点均质地分布在连续介质之中。 2、不可压缩流体模型：通常把液体视为不可压缩流体，把液体的密度视为常量。通常把气体作为可压缩流体来处理，特别是在流速较高、压强变化较大的场合，它们的体积的变化是不容忽视的，必须把它们的密度视为变量。但在低压，低速情况下，也可以认为气体是不可压缩的。 3、理想流体模型：理想流体就是完全没有粘性的流体。实际流体都具有粘性，称为粘性流体。 第二章、流体静力学 流体平衡：一种是流体相对于地球没有运动，称为静止状态；另一种是容器有运动而流体相对于容器静止，称为相对平衡状态。 作用于流体上的力： 质量力：作用在每个流体质点上的力，大小与流体质量成正比。

流体力学考试复习资料

一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3 和 11.77a γ=N/m 3 。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。

流体力学复习资料,亲自整理。

第一章 绪论 1. 重度：指流体单位体积所受的重力，以γ表示。 对于非均质流体： 对于均质流体： 单位:牛/米3（N/m3） 不同流体ρ、γ不同，同一流体ρ、γ随温度和压强而变化。 在1标准大气压下：表1.1(P5) 蒸馏水：4oC ，密度1000kg/m3，重度9800 N/m3 ； 水银：0oC ，密度13600kg/m3，重度133280 N/m3 ； 空气：20oC ，密度1.2kg/m3，重度11.76N/m3 ； 2. 粘性 流体平衡时不能抵抗剪切力，即平衡时流体内部不存在切应力。 流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，称为粘性。 内摩擦切应力τ＝T/A T=F A 为平板与流体的接触面积。 粘性只有在流体运动时才显示出来，处于静止状态的流体，粘性不表现有任何作用。 由牛顿流体的条件可知，若流体速度为线性分布（板距h 、速度u 0不大） 板间y 处的流速为： 切应力为： 系数μ称为流体的动力粘性系数、动力粘度、绝对粘度； lim V G dG V dV γ?→?== ?0G mg g V V γρ===u u y h =0u h τμ =0

若流体速度u 为非线性分布 流体内摩擦切应力τ： 凡是内摩擦力按该定律变化的流体称为牛顿流体，如空气、水、石油等；否则为非牛顿流体。 牛顿流体 ? 切应力与速度梯度是通过原点的线性关系。 非牛顿流体 塑性流体：如牙膏、凝胶等 ? 有一初始应力，克服该应力后其切应力才与速度梯度成正比。 假塑性流体：如新拌混凝土、泥石流、泥浆、纸浆 ? 速度梯度较小时，τ对速度梯度变化率较大； ? 速度梯度较大时，τ对速度梯度的变化率逐渐降低。 胀塑性流体：如乳化液、油漆、油墨等 ? 速度梯度较小时，τ对速度梯度变化率较小； ? 速度梯度较大时，τ对速度梯度的变化率渐变大。 3. 流体的运动粘度 是动力粘性系数μ与其密度ρ之比，用ν表示 若两种流体密度相差不多，单从ν值不好判断两者粘性大小。 只适用于判别同一流体（密度近似恒定）温度、压强不同时粘性变化。 动力粘度μ的单位是牛2秒/米2（N 2s/m2）或帕2秒（Pa 2s ）； 运动粘度ν的单位是米2/秒（m2/s ）。 du dy τμ =±μνρ =

流体力学-总结复习

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。 根底知识：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根底知识。 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根底的。 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 密度：单位体积流体的质量。以 表示，单位：kg/m 3。0lim A V m dm V dV ρ∆→∆== ∆ 重度：单位体积流体的重量。以 γ 表示，单位：N/m 3。0lim A V G dG V dV γ∆→∆== ∆ 密度和重度之间的关系为：g γρ= 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。

，其中μ为粘性系数，单位：N ·s ／m 2 ＝Ｐa ·s m 2/s 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000 lim ,lim , lim y x z m m m F F F Y Z m m m →→→=== 外表力：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p abs ：以绝对真空为基准计算的压力。 相对压力p ：以大气压p a 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=p abs - p a 真空度p v ：p v =p a - p abs = - p 国际单位制〔SI 〕：N ／m ２ 或 Pa 。1 Pa ＝ １N ／m ２

流体力学备课教案

流体力学备课教案 一、教学目标 1. 理解流体力学的基本概念和原理； 2. 掌握流体力学的常用计算方法和公式； 3. 能够应用流体力学原理解决实际问题； 4. 培养学生的动手实践和团队合作能力。 二、教学内容 1. 流体力学的基本概念 a. 流体的定义和分类 b. 流体的性质和特点 c. 流体力学的研究对象和范围 2. 流体静力学 a. 压力的概念和计算 b. 压力的传递和压强的分布 c. 浸没体和浮力的原理 d. 大气压力和气压计的原理 3. 流体动力学

a. 流体流动的基本特性和描述方法 b. 流速和流量的计算 c. 流体动力学方程和伯努利定律 d. 管道流动和流速分布 4. 流体阻力和管道设计 a. 流体阻力的产生和计算 b. 管道布局和损失系数的确定 c. 管道直径和流速的关系 5. 流体力学实验 a. 流体静力学实验的设计和操作 b. 流体动力学实验的设计和操作 c. 数据采集和处理方法 三、教学方法 1. 前导知识导入：通过讲解流体的一些常见现象引起学生兴趣，引出流体力学的研究内容。 2. 理论讲解：结合教材，对每个章节的内容进行详细的讲解，重点解释概念和原理，给出实际应用案例。

3. 数学模型建立：通过例题演示，引导学生建立流体力学问题的数学模型。 4. 计算实践：让学生运用所学方法和公式进行实际问题的计算，培养学生的动手实践能力。 5. 实验操作：设计流体力学实验，让学生亲自操作和观察，巩固理论知识，培养学生的实际操作能力。 6. 小组讨论：安排小组活动，让学生共同解决一些复杂的流体力学问题，培养团队合作和沟通能力。 7. 总结归纳：每节课结束时，对本节内容进行总结归纳，强调重点和难点，激发学生的思考。 四、教学评价与反馈 1. 平时作业：布置与教学内容相关的习题，用于检验学生对知识的掌握情况。 2. 实验报告：要求学生进行实验并撰写实验报告，评价学生的实验设计和数据处理能力。 3. 小组讨论表现：对小组讨论活动中学生的表现进行评价，鼓励积极参与和合理争论。 4. 期末考试：综合考察学生对流体力学的理解和应用能力，包括理论知识和计算方法。 五、教学资源

高等流体力学复习题及解答1214

《高等流体力学》复习题 一、基本概念 1．什么是流体，什么是流体质点？ 答：在任何微小剪切应力作用下，都会发生连续不断变形的物质称为流体。 宏观无限小，微观无限大，由大量流体分子组成，能够反映流体运动状态的集合称为流 体质点。 2.什么事连续介质模型？在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？ 答：认为流体内的每一点都被确定的流体质点所占据，其中并无间隙，于是流体的任一参数 φ（密度、压力、速度等）都可表示为空间坐标和时间的连续函数(,,,)x y z t φφ=，而且是 连续可微函数，这就是流体连续介质假说，即流体连续介质模型。 建立“连续介质”模型，是对流体物质结构的简化，使在分析流体问题得到两大方便： 第一、 可以不考虑流体复杂的微观粒子运动，只考虑在外力作用下的微观运动； 第二、 能用数学分析的连续函数工具。 3．给出流体压缩性系数和膨胀性系数的定义及表达式。 答：压缩性系数：单位体积的相对减小所需的压强增值。 (/)/d d βρρρ= 膨胀性系数：在一定压强下，单位温度升高所引起的液体体积的相对增加值。 (/)(/)/v a dV V dT d dT ρρ==- 4．什么是理想流体，正压流体，不可压缩流体？ 答：当流体物质的粘度较小，同时其内部运动的相对速度也不大，所产生的粘性应力比起其 它类型的力来说可以忽略不计时，可把流体近似地看为是无粘性的，这样无粘性的流体称为 理想流体。 内部任一点的压力只是密度的函数的流体，称为正压流体。 流体的体积或密度的相对变化量很小时，一般可以看成是不可压缩的，这种流体就被称 为不可压缩流体。 5．什么是定常场；均匀场；并用数学形式表达。 答：如果一个场不随时间的变化而变化，则这个场就被称为定常场。 其数学表达式为：)(r ϕϕ= 如果一个场不随空间的变化而变化，即场中不显含空间坐标变量r ，则这个场就被称为 均匀场。其数学表达式为：)(t ϕϕ= 6．分别用数学表达式给出拉格朗日法和欧拉法的流体加速度表达式。 答：拉格朗日法： x x u a t ∂=∂ y y u a t ∂=∂ z z u a t ∂=∂ （点） 欧拉法： ()du u a u u dt t ∂==+⋅∇∂ （场）

流体力学教案第9章绕流与射流

第九章 绕流与射流 重点阐述不可压缩粘性流体绕流二维和回转物体绕流现象及其绕流阻力的计算，分析工业生产中常遇到的紊流射流问题。 §9-1 绕流阻力与阻力系数 当粘性流体绕流物体时，物体总是受到压力和摩擦力的作用。作用在整个物体一表面上的压力和摩擦力的合力F 可分解为两个分力，即绕流物体的未受干扰时来流速度∞V 方向上的分力F D ，及垂直来流速度∞V 方向上的分力F L 。对于在静止流体中运动的物体来讲，由于F D 与物体运动方向相反，是阻碍物体运动的力，故称之为绕流阻力；F L 称为绕流升力。于是 D L F F F += 绕流阻力和升力二者都包含摩擦力和压力两个分量，因此，物体所受摩擦力和压力的大小及二者的变化是分析绕流阻力的基础。 一、绕流阻力一般分析 物体壁面所受摩擦阻力是粘性直接作用的结果，所受压力又称压差阻力，是粘性间接作用的结果，当粘生流体绕流物体时，边界层分离是引起压差阻力的主要原因。 下面以圆柱绕流为例来说明绕流阻力的变化规律。 在绕流未分离的情况下，由理想流体所确定的物面上的压强分布如图6-12所示，在第六章的第四节详细地讨论过这个解，物体所受压力阻力为零。 在绕流圆柱体发生严重分离的情况下，由于柱体后部背流面存在分离区，此时主流区的边界处在分离区的外缘，柱面上的压强分布不同于未分离时的压强分布，从分离点开始，柱体后部受到的流体压强大约等于分离处的压强，而不能恢复到理想流体绕圆柱体流动时应有的压强数值，从而产生对圆柱体的压差阻力。图9-1(b)所示是有边界层分离的圆柱面上的无因次压强分布，实验曲线见图6-12中的II 、III 曲线。 对于摩擦阻力，其形成过程比较清楚。实验表时，象机翼、船只和其它一些流线型物 D F

流体静力学备课教案

流体静力学备课教案 一、引言 流体静力学是研究静止流体力学性质的一门学科。该学科主要关注的是流体在静止状态下的性质和规律。本备课教案旨在帮助学生理解流体静力学的基本理论和公式，建立正确的物理模型和观念，掌握计算流体在静止状态下的基本方法和步骤，从而提高学生的实践动手能力和理论分析能力。 二、教学目标 1.了解流体静力学的基本概念和基本理论 2.掌握计算流体在静止状态下的基本方法和步骤 3.能够建立流体静力学的模型，并进行实际应用 三、教学内容 1.流体静力学的基本概念 2.流体静力学的基本理论 3.流体静力学的基本公式 4.计算流体在静止状态下的基本方法和步骤 5.建立流体静力学模型和实际应用 四、教学方法

通过讲授、实验模拟和实践操作相结合的方式，深入浅出地介绍流体静力学的基本概念、基本理论和基本公式，让学生能够理解和应用相关的知识和技能。 五、教学过程 1.引入流体静力学的基本概念和应用领域 2.介绍流体静力学的基本理论和公式 3.讲授计算流体在静止状态下的基本方法和步骤 4.模拟实验和实践操作，让学生能够建立流体静力学模型和应用 5.总结和回顾教学内容，强化学生对流体静力学的理解和应用能力 六、教材与参考资料 1.流体静力学（第三版），作者：郭振波，出版社：中国水利水电出版社，ISBN：978-7-5163-1937-1 2.流体力学教程（第二版），作者：杨富存，出版社：高等教育出版社，ISBN：978-7-04-035203-3 3.流体力学与数值模拟（第二版），作者：周延斌，出版社：清华大学出版社，ISBN：978-7-302-20587-2 七、教学评估 通过学生的期中和期末考试成绩、作业质量和实践操作的成果评估学生对流体静力学的掌握和应用能力，同时听取学生对教学内容和方

流体力学与流体机械教案

《流体力学与流体机械》教案 授课班级：环境工程专业2004级（必修课） 主讲：康军利 第一章流体及其物理性质 1.本章的教学目的及基本要求 目的：使学生了解流体力学的任务及应用领域，掌握流体的连续介质理论和流体的主要物理力学性质以及作用在流体上的力的两种形式。 基本要求：掌握流体的连续介质模型、流体的主要物理性质：易流动性、密度与重度、黏性与理想流体模型、压缩性与不可压模型、表面张力特性、汽化压强特性；掌握作用在流体上的力的两种形式：质量力与表面力 2.本章各节的教学内容 §1-1流体的定义、特征和连续介质假设 §1-2流体的密度 §1-3 液体的压缩性和膨胀性 §1-4流体的黏性 §1-5流体的分类 §1-6 流体的表面性质 §1-7作用在流体上的力 第一章习题课 3.本章教学内容的重点和难点 重点：流体的连续介质模型、密度与重度、黏性与理想流体模型、牛顿内摩擦定律、压缩性与不可压模型、质量力与表面力 难点：连续介质模型、牛顿内摩擦定律、质量力与表面力 4.本章教学内容的深化和拓宽 深化：连续介质模型的应用、牛顿内摩擦定律应用、质量力与表面力的应用 拓宽：牛顿内摩擦定律推广

5.本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题教学方式：讲授 注意问题：概念理解、记忆并能应用。 6.本章的主要参考书目 《工程流体力学》（管楚定北京电力专科学校）《工程流体力学》（上海电力学院成教院） 《工程流体力学》（毛羽冲江西电力专科学校） 授课序号：一一、包含教材章节 §1-1流体的定义、特征和连续介质假设 §1-2流体的密度 §1-3 液体的压缩性和膨胀性 §1-4流体的黏性 二、主要内容（具体到各知识点）及课时分配 §1-1工程流体力学的任务及发展史10分钟 1）任务 2）发展史 §1-2连续介质假定15分钟 1）流体质点 2）流体的连续介质模型 §1-3 液体的基本特性20分钟 1）流体的受力特点 2）易流动性 §1-4流体的黏性45分钟 1）密度与重度 2）黏性与理想流体模型 3）压缩性与不可压模型 4）表面张力特性

流体力学教案流体静力学

第二章 流体静力学 §2－1作用在流体上的力、表面力、质量力 在运动的实际流体中任取一块流体，其体积为V ，表面积为A ，在这块流 体上任取一微元面积δA ，作用在其表面上的力为δF ，则 在这块流体上，取一流体微团，其体积为δＶ，由于地球引力的作用，产生 的重力为ρg δV -ρδ 表面力―是指作用在流体中的所取某部份流体体积表面上的力，也就是该部分体积周围的流体（既可是同一种类的流体，也可是不同种类的流体）或固体通过接触面作用在其上的力。 质量力―是指作用在流体内部所有流体质点上并与流体的体积或质量成正比的力，又称体积力。 δF

流体静力学―研究流体处于静止状态时各种物理量的分布规律及在工程实 际中的应用。所谓流体的静止状态是指流体对选用的坐标系无相对运动的状态。

§2－2流体的静压强及其特性 在静止的流体中，任取一块流体。当δA →0时，p 就定义为空间某点的静压强： 静压强的两个特性： ① 流体静压强指向作用面的内法线方向。 ② 流体中任意点静压强的大小只是位置的函数，即p=f (x ，y ，z )与其作用面的方向无关，又称作静压强各向同性。 证①： 作用下，要发生运动，因为静止，故只存在压应力。所以静压强指向作用面的内法线方向。 证②： 取一流体微团，由于流体静止，根据牛顿第二定律： ① p x y p s

当d；d d x d y 为二阶微量。 ② ①、②联立得p x＝p y＝p s。若将x或y坐标换成z坐标，同理可得p x＝p y＝p z＝p s。这就证明了静压强的大小（数值）仅是位置的函数，即p＝ƒ（x，y，z），而与作用面的方向无关。称作静压强各向同性。

流体力学与传热学教案

流体力学与传热学 流体静力学：研究静止流体中压强分布规律及对固体接触面的作用问题 流体动力学：研究运动流体中各运动参数变化规律，流体与固体作用面的相互作用力的问题 传热学研究内容：研究热传导和热平衡规律的科学 上篇：流体力学基础 第一章流体及其主要力学性质 第一节流体的概念 一流体的概述 ⒈流体的概念:流体是液体和气体的统称 ⒉流体的特点:易流动性—在微小剪切力的作用下,都将连续不断的产生变形(区 别于固体的特点) ⑴液体:具有固定的体积;在容器中能够形成一定的自由表面;不可压缩性 ⑵气体;没有固定容积;总是充满所占容器的空间;可压缩性 二连续介质的模型 ⒈连续介质的概念 所谓连续介质即是将实际流体看成是一种假想的,由无限多流体质点所组成的稠密而无间隙的连续介质.而且这种连续介质仍然具有流体的一切基本力学性质. ⒉连续介质模型意义 所谓流体介质的连续性,不仅是指物质的连续不间断,也指一些物理性质的连续不间断性.即反映宏观流体的密度,流速,压力等物理量也必定是空间坐标的连续函数(可用连续函数解决流体力学问题)

第二节 流体的性质 一 密度---表征流体质量性质 ⒈密度定义:单位体积内所具有的流体质量 ⑴对于均质流体：ρ= m / v 式中 ρ—流体的密度（㎏/m 3） m —流体的质量（㎏） v —流体的体积（m 3） ⑵对于非均质流体：ρ= ⒉比体积（比容）：单位质量流体所具有的体积（热力学和气体动力学概念 ） ⑴对于均质流体：v = V / m = 1/ρ（m 3/㎏） 3．液体的密度在一般情况下，可视为不随温度或压强而变化；但气体的密度则随温度和压强可发生很大的变化. 二 流体的压缩性和膨胀性 ㈠压缩性 ⒈定义:当温度不变时,随作用在流体上的压力增大被所产生的流体体积减小,称 为流体的压缩性. ⒉压缩性的大小表示 ⑴流体压缩系数 κT ——等温压缩率 当温度不变时,由压强变化所引起的流体体积的相对变化量。 即 式中 K T —体积压缩系数(P a -1) ∆V —压缩前后流体体积改变量(m 3) V —流体原有体积(m 3) ∆P —压强的变化量(P a ) ⑵体积弹性系数(弹性模量) E --单位形变所需压力 dv dm v m v =∆∆→∆0lim dP dV V P V V P V V K T 1lim 1/lim 00- =∆∆-=∆∆=→∆P →∆P

《流体力学》复习提纲Ⅰ

《流体力学与流体机械》(上)复习提纲 第一章流体及其物理性质 1．流体如何定义？流体为什么具有流动性？流体与固体有何本质区别？液体与气体的特点有何不同？ 2．何谓流体微团和流体质点？把流体作为连续性介质假设有何实际意义？分析该假设的合理性。 3．理解和熟练掌握流体的密度、重度、比重和比容等重要物性参数的概念，特别需要注意比重和重度的区别，均匀流体和非均匀流体，以及混合流体的密度、重度等物性参数的应如何计算？重度与密度之间的关系，熟练掌握等压条件下气体密度的简化计算式(1-13)。 4．何谓流体的压缩性和膨胀性？流体压缩性和膨胀性的大小如何度量？流体的体积压缩系数βp、体积弹性系数E及体积膨胀系数β 的单位是什么？如何用这三个系数的大小来判别流体压 T 缩性的大小？ 5．理解和熟练掌握理想气体状态方程的形式和物理意义，以及方程中各物理量的单位。 6．可压缩流体和不可压缩流体是如何定义的？液体就是不可压缩流体、而气体就是可压缩流体吗？不可压缩流体是真是存在的流体吗？引入不可压缩流体的概念有何实际意义？在什么情况下可以认为流体是不可压缩的？ 7．理解和掌握马赫数M的概念及其物理意义，为什么说当M＜0.3时，流体的可压缩性可以忽略不计？ 8．何谓流体的粘性和粘性力(内摩擦力)？为什么流体会具有粘性？重点掌握流体的粘性是怎样产生的？流体与固体壁面间的粘性和粘性力是如何构成的？流体的内摩擦力与固体壁面间的摩擦力有何区别？它们所遵循的规律相同吗？ 9．深入理解和熟练掌握牛顿内摩擦定律的内容、数学表达式的形式及其物理含义和工程应用。何谓速度梯度？ 10．深入理解和熟练掌握流体的动力粘度和运动粘度的物理本质及含义、二者之间的区别与联系，分析影响流体的粘性的两大主要因素——压力和温度对流体的粘性的影响。 11．处于静止状态或等速运动状态下的流体是没有粘性的吗？何谓流体的粘性切应力？12．了解流体粘度的常用测量方法及恩氏粘度的概念，以及恩氏粘度如何转换成运动粘度和动力粘度。 13．何谓粘性流体？何谓理想流体？理想流体是真是存在的流体吗？把实际流体假设成为理想流体有何实际意义？何谓完全气体？何谓牛顿流体？何谓非牛顿流体？非牛顿流体又可分为哪几类？ 14．何谓表面张力？表面张力是怎样产生的？表面张力的大小如何表示？它的单位是什么？影响表面张力的主要因素有哪些？表面张力所引起的附加法向压力应如何计算？ 15．何谓毛细现象？产生毛细现象的根本原因是什么？毛细现象在工程上会造成什么影响？液体在毛细管内上升或下降的高度应如何计算？

流体力学与传热复习提纲

流体力学与传热复习提纲 第一章 流体流动 1） 压强的表示方法 绝对压：以绝对真空为基准的真实压强值 表压：以大气压为基准的相对压强值 表绝＝p p p a + 如果绝对压小于表压，此时表压称为真空度。 例题 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为 。 2） 牛顿粘度定律的表达式及适用条件 dy du μτ= 适用条件：牛顿型流体 μ－流体粘度 3） 粘度随温度的变化 液体：温度上升，粘度下降； 气体：变化趋势刚好和液体相反，温度上升，粘度增大。 4） 流体静力学基本方程式 5） 流体静力学基本方程式的应用 等压面及其条件 静止、连续、同种流体、同一水平面 6） 连续性方程 对于稳定流动的流体，通过某一截面的质量流量为一常数： 如果流动过程ρ不变，则 1122u A u A = 如果是圆管，则 121222u d u d = 因此管径增大一倍，则流速成平方的降低。 7） 伯努利方程式的表达式及其物理意义、单位 不可压缩理想流体作稳定流动时的机械能衡算式 ∑-+++=+++21,222212112121f s W p u gz W p u gz ρ ρ 对于理想流动，阻力为0，机械能损失为0，且又没有外加功，则 ρ ρ222212112121p u gz p u gz ++=++ ) (2112z z g p p -+=ρ常数 ==uA m ρs

物理意义：理想流体稳定流动时，其机械能守恒。 注意伯努利方程的几种表达形式和各物理量的单位。 例题 如题图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速 8） 流型的判据 流体有两种流型：层流，湍流。 层流：流体质点只作平行管轴的流动，质点之间无碰撞； 湍流：流体质点除了沿管轴作主流运动外，在其它的方向上还作随机脉动，相互碰撞。 流型的判据： Re <2000，流体在管内层流，为层流区； Re >4000，流体在管内湍流，为湍流区； 9） 流体在圆管内层流时的速度分布 层流时流体在某一截面各点处的速度并不相等，在此截面上呈正态分布。 )1(422 2R r R l p u r -∆=μ 在管中心处的流速最大，其最大流速与平均流速之间的关系： c u u 2 1= 10）直管阻力损失的通式 流体流经水平均匀的直管， ρ2 121,p p W f -=∑-（静压能的减小） （范宁公式） 范宁公式的三种表达形式（压力损失、阻力损失、压头损失） 11）直管内层流时的阻力损失 由直管内层流时的阻力损失，可得直管内层流时的摩擦系数： 例题 已知某油品在园管中稳定流动，其Re ＝1000。已测得管中心处的点速度为0.5m/s,则此管截面上的平均速度为 m/s 。若油品流量增加一倍，则每米直管的压头损失为原损失的 倍。（λ和流速液有关系） 例题 米糠油在管中作层流流动，若流量不变 u,d 不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失 d, l 不变，油温升高，粘度为原来的1/2，则摩擦阻力损失 μ ρu d Re =22 f u d l W λ=2 f 32d lu p μ=∆Re 64=λ

流体力学考试复习资料考点

一、流体力学及其研究对象 流体：液体和气体的总称。 流体力学：是研究流体的科学，即根据理论力学的普遍原理，借助大量的实际资料，运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及其实际应用的一门科学。 流体力学研究的对象：液体和气体 流 二、流体的力学特性 1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。 固体－－能承受剪应力、压应力、张应力，没有流动性。 流体－－只能承受压应力，不能承受拉力和剪力，否则就会变形流动，即流体具有流动性。 2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。

液体：受压后体积变化很小，常称不可压缩流体；液体的形状随容器的形状而变，但其体积不变。 气体：受压后体积变化很大，常称可压缩流体；气体的形状和体积都随容器而变。 注：气体的体积变化小于原体积的20%时，可近似看作不可压缩流体。 1.1.1流体的密度 1、流体密度的定义及计算 定义：单位体积流体的质量，以ρ表示，单位为kg／m3 （1）均质流体： 标态（2）混合流体： 混合气体： 混合液体： 2、流体的密度与温度、压力的关系 （1）液体：工程上，液体的密度看作与温度、压力无关。 （2）气体：与温度和压力有关。

理想气体： 或 工业窑炉：P=P0 分析：t↑ρ↓；t↓ρ↑ 1.1.2流体的连续性 流体的连续性：流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连续的介质，每个质点是一个含有大量分子的集团，质点之间没有空隙。质点尺寸：大于分子平均自由程的100倍。 连续性假设带来的方便： (1）它使我们不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力作用下的宏观机械运动。 (2)能运用数学分析的连续函数工具。 【例题】已知烟气的体积组成百分组成为：H2O12%，CO218%，N270%，求此烟气标态在及200℃的密度。