流體力學安徽理工大學機械工程學院緒論一、流體力學的研究對象

三、流體力學的研究方法

二、流體力學的發展概況

流體力學：主要研究流體與流體、流體與固體之間的相互作用力，即研究流體的機械運動規律。四、單位制

一、流體力學的研究對象水利工程等關系到國計民生的大工程—理論計算、設計、勘察。如：三峽水利工程、西氣東輸、南水北調等等。船舶工業：很顯然，船舶工業更是離不開流體力學。船舶、艦艇的外形直接影響到他們的航行速度、穩定性等特性，在設計時必須考慮在流體力學上如何使船體線型達到最佳。

航空航天領域—空氣動力學、稀薄空氣動力學。飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙探測器、航天飛機等航空器都是在大氣層內活動的飛行器。飛機為什么能飛？—各種飛機都是靠空氣動力克服自身重力實現升空的。高速列車龍卷風高層建筑物離心泵風機管路空氣壓縮機二、流體力學的發展公元前10世紀到1世紀中國木櫓和尾舵約公元前700年管仲科學地總結了中國的治河與修渠經驗約兩世紀后阿基米德提出了浮力的定量理論流體的基礎：阿基米德的浮力理論和帕斯卡靜壓理論1、流體靜力學以前時期2、理想流體力學時期

1500年意大利達·芬奇一維不可壓縮流體的質量守恒方程

1738年伯努利定常不可壓流伯努利定理

1748年俄國科學家羅蒙諾索夫質量守恒定律

1752年達伯朗流體連續方程

1775年歐拉提出了流體運動的描述方法和無黏性流體運動的方程組，并開始研究理想無旋流體的平面和空間流動，為理論流體力學奠定了基礎。

1781年拉格朗日引進流函數概念，并提出了理想無旋流體運動時所應滿足的動力學條件（拉格朗日定理）及解決這類流的復位勢法，進一步完善了理想流體力學的基本理論。3、流體動力學時期研究特征：18世紀末和19世紀中葉，理論與實驗相結合。納維與斯托克斯1823年和1845年N-S方程黏性流體運動。哈根和泊肅葉1839年和1840年細小圓管中層流流動的實驗結果雷諾、弗洛德、瑞利相似理論實驗流體力學的基礎。亥姆霍茲和湯姆遜漩渦理論普朗特邊界層流理論，馮·卡門湍流理論中國周培原錢學森郭永懷4、計算流體力學

理論流體力學、計算流體力學和實驗流體力學構成了流體力學的完整體系。三、流體力學的研究方法四、單位制第一章流體及其物理性質第一節流體的概念

第三節流體的壓縮性與膨脹性第二節流體的密度和重度第四節流體的黏性第一節流體的概念1、流體定義：在靜力平衡時，不能承受剪切力的物質。特點：①有一定體積和自由面；②分子間距較大。流體與固體的區別：①固體的變形與受力的大小成正比；②任何一個微小的剪切力都能使流體發生連續的變形。1）實際流體微觀內部流體分子之間不連續，有間隙。2、流體的連續介質模型2）流體質點（或稱流體微團）忽略尺寸效應但包含無數分子的流體最小單元。說明：①流體質點的體積遠遠大于流體分子之間的間距，可容納足夠多的流體分子，是流體分子集團，個別分子運動參數的變化不影響這群分子運動參數的平均統計值。②流體質點是流體的最小構成單元。③流體質點之間無任何間隙。④流體質點沒有固定形狀，但有能量。3）連續介質模型的引入

流體由流體質點組成，假設流體質點連續的、無間隙的分布于整個流場中。說明：①流體是由無窮多個、無窮小的、緊密毗鄰、連綿不斷的流體質點組成的絕無間隙的連續介質。②連續介質的概念來自數學，實驗證明基是正確的。連續介質假設的優點：①避免了流體分子運動的復雜性，只需研究流體的宏觀運動。②可以利用數學工具來研究流體的平衡與運動規律。第二節流體的密度和重度一、流體的密度密度：均質流體密度或流體平均密度定義為單位體積的質量流體密度是空間某點單位體積的平均質量標準狀態：在一個標準大氣壓下，5℃時水的密度水銀的密度重度：與密度定義類似。單位：二、流體的重度第三節流體的壓縮性與膨脹性一、流體的壓縮性液體壓縮性：流體的體積隨壓力的增大而變小的特性。

壓縮系數

體積彈性模數

液體膨脹性（熱膨脹性）：是指在壓強不變的情況下，流體體積隨溫度升高而變化的特性。膨脹系數

氣體的壓縮性與膨脹性二、流體的膨脹性第四節流體的黏性一、流體的黏性定義：流體流動時，相鄰流層或質點間產生內摩擦力以反抗剪切變形的特性稱為黏性。二、牛頓內摩擦定律當板間距很小時，速度分布視為線性分析（如右圖）。（1）動力黏性系數（物理常數）（2）運動黏性系數三、流體的黏性系數（3）相對黏度（恩式黏度）指200ml的某溫度下的液體從恩氏黏度計從直徑為2.8mm小孔流出的時間t，與200ml的20℃蒸餾水流出恩氏黏度計的時間的比值t0，即

流體的黏性隨溫度和壓力而變化，分別稱為黏溫特性和黏壓特性。四、黏溫特性和黏壓特性液體：分子內聚力是產生黏度的主要因素。溫度↑→分子間距↑→分子吸引力↓→內摩擦力↓→黏度↓氣體：分子熱運動引起的動量交換是產生粘度的主要因素。溫度↑→分子熱運動↑→動量交換↑→內摩擦力↑→黏度↑（1）實際流體相互接觸的流體層之間有剪切應力作用，在固體表面上其流速與固體的速度相同（壁面不滑移條件）。（2）理想流體（無黏性流體）流體層之間沒有剪切力，在固體表面上發生相對滑移。（3）靜止流體五、理想流體與實際流體例1：汽缸內壁的直徑D=12cm，活塞的直徑d=11.96cm，活塞長度L=14cm，活塞往復運動的速度為1m/s，潤滑油的μ=0.1Pa·s。求作用在活塞上的粘性力。解：例2：半徑為R的圓盤與平板間隙為，旋轉角速度為，油液粘度為，試研究圓盤的