第一章流體力學基本知識物質的三種形態：固體、液體和氣體流體力學-----研究流體平衡和運動的力學規律及其應用的科學。第一節流體的主要物理性質一.流體的密度和容重1.密度：對于均質流體，單位體積的質量。 kg/m32.容重：對于均質流體，單位體積的重量。N/m3

4.密度和容重與壓力、溫度的關系壓力升高流體的密度和容重增加；溫度升高流體的密度和容重減小。

1.流體粘滯性的概念

流體內部質點間或流層間因相對運動而產生內摩擦力（粘滯力）以反抗流體相對運動的性質。動力粘滯系數μkg/m·s運動粘滯系數νm2/s

液體粘滯系數的測定

3.粘滯性與溫度、壓力的關系粘滯性受溫度影響大，受壓力影響小。

液體的粘滯性隨溫度的升高而降低。

氣體的粘滯性隨溫度的升高而增加。原因分析：粘滯性是流體分子間的吸引力和分子不規則的熱運動產生動量交換的結果。液體，分子間的吸引力是決定性因素；氣體，分子間的熱運動是決定性因素。流體受壓，體積縮小，密度增大的性質，稱為流體的壓縮性。流體受熱，體積膨脹，密度減小的性質，稱為流體的熱脹性。

理想氣體狀態方程：

第二節流體靜壓強及其分布規律ⅠⅡ

(N/m2)p稱為a點的靜壓強

從壓強的定義出發:力/面積國際單位:N/m2(以符號Pa表示)工程單位:kgf/m2或kgf/cm2用大氣壓的倍數表示:國際單位:標準大氣壓1標準大氣壓=101325Pa=1.01325bar(巴)工程單位:工程大氣壓(at)

1工程大氣壓(at)=1kgf/cm2

用液柱高度表示:mH2OmmH2OmmHg1標準大氣壓2O=10332.3mmH2O=760mmHg=101325Pa1工程大氣壓=10mH2O=10000mmH2O=735.6mmHg=98070Pa

(1)流體靜壓強p的方向必定沿著作用面的內法線方向;(2)任意點的流體靜壓強只有一個值，它不因作用面的方位改變而改變。

-------又稱靜水力學基本方程式

水池（壩）壁相對壓強分布圖

ppa00絕對壓強ABA點絕對壓強pAA點相對壓強p大氣壓強(98kN/m2)B點絕對壓強pBB點真空度pk

(1)液柱測壓計(測壓管)(2)金屬壓力表、真空表壓力變送器

第三節流體運動的基本知識一、流體運動的基本概念（一）壓力流與無壓流1.壓力流：流體在壓差作用下流動時，流體整個周圍和固體壁相接觸，沒有自由表面，如供熱管道。供熱管道

2.無壓流：液體在重力作用下流動時，液體的部分周界與固體壁相接觸，部分周界與氣體相接觸，形成自由表面，如天然河流等。天然河流

（二）恒定流與非恒定流1.恒定流：流體運動時，流體中任一位置的壓強、流速等運動要素不隨時間變化的流動。2.非恒定流：流體運動時，流體中任一位置的運動要素如壓強、流速等隨時間變化的流動。

注意：自然界中都是非恒定流，工程中取為恒定流。（三）流線與跡線1.流線：同一時刻連續流體質點的流動方向線。2.跡線：同一質點在連續時間內的流動軌跡線。

（四）均勻流與非均勻流1.均勻流：流體運動時，流線是平行直線的流動。2.非均勻流：流體運動時，流線不是平行直線的流動。（1）漸變流：流體運動中流線接近于平行線的流動。（2）急變流：流體運動中流線不能視為平行線的流動。

（五）元流、總流、過流斷面、流量與斷面平均流速1.元流：流體運動時，在流體中取一微小面積dw，并在dw面積上各點引出流線并形成的一股流束。2.總流：流體運動時，無數總流的總和。

3.過流斷面：流體運動時，與元流或總流全部流線正交的橫斷面。以dw或w示之，單位：m2或cm2。注意：均勻流的過流斷面為平面；非均勻流的過流斷面一般為曲面，其中漸變流的過流斷面可視為平面。

4.流量**（1）體積流量：流體運動時，單位時間內通過過流斷面的流體體積。以Q表示，單位：m3/s，L/s。（2）重量流量：流體運動時，單位時間內通過過流斷面的流體流量。以Q表示，單位：N/s。（3）質量流量：流體運動時，單位時間內通過過流斷面的流體質量。以Q表示，單位：kg/s。

斷面上各點流速的平均值，以v表示。

uv

二、恒定流的連續性方程式1122

三、恒定總流能量方程式1122Z1Z2v1v2p2hw1-2------實際液體恒定總流能量方程式（伯努里方程式）p1

上式中：

1-1，2-2過流斷面單位重量液體位能，也稱位置水頭

1-1，2-2過流斷面單位重量液體壓能，也稱壓強水頭

1-1，2-2過流斷面單位重量液體動能，也稱速度水頭單位重量液體通過流段1-2的平均能量損失，也稱水頭損失

對于不可壓縮氣體，液體能量方程式同樣可以適用，并可簡化為：--------實際氣體總流的能量方程式

第四節流動阻力和水頭損失一、流動阻力和水頭損失的兩種形式（一）沿程流動阻力和沿程水頭損失沿程阻力----流體在長管中流動，所受的摩擦阻力。沿程水頭損失----為了克服沿程阻力而消耗的單位重量流體的機械能量，以hf表示。

（二）局部阻力和局部水頭損失局部阻力------流體的邊界在局部地區發生急劇變化時，迫使主流脫離邊壁而形成漩渦，流體質點間產生劇烈的碰撞，所形成的阻力。局部水頭損失------為了克服局部阻力而消耗的單位重量流體的機械能量，以hj表示。整個管道的總水頭損失為：

二、流動的兩種型態------層流和紊流

1.層流：流體成層成束地流動，各流層間并無質點的摻混現象。2.紊流：流體的流速較大，質點或液團相互摻混的流體型態。(以圓管有壓流為例）雷諾數-------層流雷諾數-------紊流注意：建筑設備工程中，絕大多數的流體運動都處于紊流型態。

三、沿程水頭損失采用半經驗公式：為沿程阻力系數，它是反映邊界粗糙情況和流態對水頭損失影