江蘇大學工程流體力學重點?摘要：本文詳細闡述了江蘇大學工程流體力學課程的重點內容，涵蓋流體的基本性質、流體靜力學、流體動力學基礎、流動阻力與能量損失、孔口管嘴出流、管路計算以及相似原理與量綱分析等方面。通過對這些重點知識的梳理，旨在幫助讀者更好地理解和掌握工程流體力學的核心要點，為解決實際工程中的流體相關問題提供理論支持。

一、引言工程流體力學是一門研究流體宏觀機械運動規律及其工程應用的學科。在江蘇大學的相關專業課程體系中，它是一門重要的專業基礎課，對于培養學生解決流體工程問題的能力起著關鍵作用。掌握工程流體力學的重點知識，有助于學生后續學習專業課程以及從事相關工程領域的設計、分析和研究工作。

二、流體的基本性質（一）流體的定義與特征流體是液體和氣體的總稱，其主要特征是具有流動性，即在外力作用下會發生連續不斷的變形。與固體不同，流體不能承受拉力，抵抗剪切力的能力較弱。

（二）流體的密度與重度1.密度：單位體積流體的質量，用符號ρ表示，單位為kg/m3。它反映了流體的質量分布情況。2.重度：單位體積流體的重量，用符號γ表示，單位為N/m3。γ=ρg，其中g為重力加速度。

（三）流體的粘性1.粘性的概念：流體內部相鄰兩流體層間存在的內摩擦力以抵抗相對運動的性質。粘性是流體的固有屬性。2.牛頓內摩擦定律：τ=μ(dv/dy)，其中τ為切應力，μ為動力粘度，dv/dy為速度梯度。動力粘度μ反映了流體粘性的大小，單位為Pa·s。運動粘度ν=μ/ρ，單位為m2/s。

（四）流體的壓縮性與膨脹性1.壓縮性：流體在壓力作用下體積縮小的性質，用體積壓縮系數κ表示，κ=(1/V)(dV/dp)。液體的壓縮性較小，氣體的壓縮性較大。2.膨脹性：流體在溫度升高時體積增大的性質，用體積膨脹系數β表示，β=(1/V)(dV/dT)。

三、流體靜力學（一）流體靜壓強及其特性1.流體靜壓強的定義：作用在流體單位面積上的力，用符號p表示，單位為Pa。2.特性：流體靜壓強的方向垂直指向作用面。任一點處流體靜壓強的大小與作用面的方位無關，只與該點的位置有關。

（二）流體平衡微分方程dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz)，它描述了流體在平衡狀態下壓強的變化規律。對于靜止流體，等壓面的微分方程為Xdx+Ydy+Zdz=0。

（三）重力作用下的流體平衡1.靜止液體的壓強分布：p=p?+ρgh，其中p?為自由表面壓強，h為液體內某點到自由表面的垂直距離。2.等壓面：靜止流體中壓強相等的各點所組成的面。在重力作用下，等壓面是水平面。3.壓強的表示方法：絕對壓強：以絕對真空為基準計量的壓強。相對壓強：以當地大氣壓強為基準計量的壓強，p=p?p?，其中p?為絕對壓強，p?為大氣壓強。當p>0時為正壓，p<0時為負壓（真空度），真空度pv=p?p?。

（四）作用于平面壁上的液體總壓力1.總壓力的大小：F=p?A，其中p?為受壓面形心處的壓強，A為受壓面面積。2.總壓力的作用點：通過受壓面的形心，其位置可根據合力矩定理確定。

（五）作用于曲面上的液體總壓力1.總壓力的大小：F=√(Fx2+Fy2)，其中Fx和Fy分別為總壓力在x、y方向的分力。2.總壓力的作用點：通過壓力體確定，壓力體是由受壓曲面、自由液面或其延長面以及受壓曲面的垂直投影面所圍成的封閉體積。

四、流體動力學基礎（一）基本概念1.定常流動與非定常流動：流場中各點流速不隨時間變化的流動為定常流動，反之為非定常流動。2.流線與跡線：流線：某一時刻，流場中一系列曲線，曲線上各點的切線方向與該點的流速方向一致。流線不能相交。跡線：流體質點在空間運動時所描繪出的軌跡線。

（二）連續性方程1.不可壓縮流體的連續性方程：對于一維定常流動，ρ?v?A?=ρ?v?A?，當流體不可壓縮時，ρ?=ρ?，即v?A?=v?A?，表示單位時間內通過流管各截面的體積流量相等。2.可壓縮流體的連續性方程：ρ?v?A?=ρ?v?A?(1(v?2v?2)/2c2)，其中c為當地音速。

（三）伯努利方程1.理想流體微小流束的伯努利方程：p/ρg+v2/2g+z=C，其中p為壓強，ρ為密度，v為流速，z為位置高度，C為常數。它表示理想流體微小流束中總機械能守恒。2.實際流體總流的伯努利方程：p?/ρg+v?2/2g+z?=p?/ρg+v?2/2g+z?+h?，其中h?為單位重量流體從11截面到22截面的能量損失。它反映了實際流體總流在流動過程中能量的轉換與損失情況。

（四）動量方程1.表達式：∑F=ρQ(β?v?β?v?)，其中∑F為作用在控制體上的合外力，ρ為流體密度，Q為體積流量，β為動量修正系數，v為流速。2.應用：用于求解流體對物體的作用力或物體在流體中運動時所受的合力等問題。

五、流動阻力與能量損失（一）流動阻力的分類1.沿程阻力：流體在等徑直管中流動時，由于流體粘性產生的阻力，其大小與管長成正比，與管壁粗糙度有關。2.局部阻力：流體在管道中流動時，因管道形狀突然變化、管件等引起的阻力，其大小與局部障礙的形狀、大小以及流速有關。

（二）沿程損失的計算1.層流沿程損失：hf=64(μ/ρvd)(l/d)(v2/2g)=λ(l/d)(v2/2g)，其中λ=64/Re，Re為雷諾數，Re=ρvd/μ。2.紊流沿程損失：采用尼古拉茲實驗曲線，根據不同的流態區域確定λ的計算方法，常用的有布拉修斯公式、柯列布魯克公式等。

（三）局部損失的計算1.突然擴大局部損失：hj=(v?2v?2)/2g。2.突然縮小局部損失：hj=ζ(v2/2g)，其中ζ為局部阻力系數，可通過實驗或經驗公式確定。

（四）減小能量損失的措施合理設計管道系統，選擇合適的管徑和管材，減少管件數量，控制流速等。

六、孔口管嘴出流（一）孔口出流1.薄壁小孔口恒定自由出流：流量公式Q=μA√(2gh)，其中μ為流量系數，A為孔口面積，h為孔口中心至上游水面的高度。2.薄壁小孔口恒定淹沒出流：流量公式與自由出流相同，但作用水頭為上下游水面的高差。

（二）管嘴出流1.圓柱形外管嘴恒定出流：流量公式Q=μ?A√(2gh)，其中μ?為管嘴流量系數，一般μ?>μ。2.影響管嘴出流的因素：管嘴長度、直徑、收縮斷面真空度等。

七、管路計算（一）簡單管路1.定義：由管徑不變的直管段和管件組成的管路。2.水力計算：已知流量求管徑或已知管徑求流量，以及計算水頭損失等，可通過連續性方程、伯努利方程和沿程損失、局部損失計算公式聯立求解。

（二）串聯管路1.特點：各管段流量相等，總水頭損失等于各管段水頭損失之和。2.計算方法：根據流量分配和水頭損失疊加原理進行計算。

（三）并聯管路1.特點：各并聯管段的水頭損失相等，總流量等于各并聯管段流量之和。2.計算方法：通過等水頭損失條件確定各并聯管段的流量分配，再結合連續性方程進行計算。

（四）枝狀管網與環狀管網1.枝狀管網：干管和支管呈樹枝狀分布，水力計算相對簡單，從水源向各用水點依次計算流量和水頭損失。2.環狀管網：管道相互連接成環狀，需通過解方程組來確定各管段的流量，以滿足節點流量平衡和水頭損失平衡條件。

八、相似原理與量綱分析（一）相似原理1.幾何相似：模型與原型的對應尺寸成比例。2.運動相似：模型與原型對應點的流速方向相同，大小成比例，且雷諾數相等。3.動力相似：模型與原型對應點的同名力方向相同，大小成比例，且歐拉數相等。

（二）量綱分析1.量綱的概念：物理量的基本屬性，如長度的量綱為L，質量的量綱為M，時間的量綱為T等。2.瑞利法：通過對物理過程中各物理量量綱的分析，建立無量綱數之間的關系，進而推導物理過程的相似準則。3.白金漢π定理：確定物理過程中獨立的無量綱數的個數，通過選取基本物理量，將其他物理量組合成無量綱數，從而簡化物理過程的分析和實驗研究。

九、結論江蘇大學工程流體力學課程涵蓋了豐富的重點內容，從流體的基本性質到流體動力學的各個方面，以及流動阻力、孔口管嘴出流、管路計算和相似原理與量綱分析等。這些知識相互關聯，構成了一個完整的體系。掌握這些重點知識對于理解和解決工程