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目录

上篇流体力学

第一章绪论

第一节流体力学的任务及其应用

第二节流体的主要物理性质

第三节流体的主要力学模型

第四节作用在流体上的力

第二章流体静力学

第一节流体静压强及其特性

第二节流体静压强的计算

第三节压强的测量

第四节作用于平面上的液体总压力

第五节作用于曲面上的液体压力

第三章一元流体动力学

第一节液体运动的基本概念

第二节恒定流连续性方程

第三节恒定流能量方程

第四节恒定流能量方程的应用

第五节气流的能量方程

第六节动量方程

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第四章流动形态与能量损失

第一节液体运动的两种形态——层流与紊流

第二节能量损失的两种形式

第三节沿程损失与切应力的关系——均匀流基本方程

第四节圆管层流的沿程损失计算

第五节紊流运动

第六节紊流的沿程损失计算

第七节非圆路内的沿程损失

第八节局部水头损失

第八章绕流运动概述

第一节附面层的概念

第二节绕流阻力与升力

下篇泵与风机

第九章离心式泵与风机的构造

第一节泵与风机的分类和应用

第二节离心式泵与风机的基本构造、工作原理和性能参数

第三节离心式泵装置与扬程计算

第十章离心式泵与风机的理论基础

第一节欧拉方程

第二节泵与风机的理论性能曲线

第三节泵与风机的实际性能曲线

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第四节相似律与比转数

第五节相似律的实际应用

第十一章离心式泵与风机的运行分析

第一节管路性能曲线及工作点

第二节泵或风机的联合工作

第三节离心式泵与风机的工矿调节

第十二章泵与风机的安装与选择

第一节泵的气蚀与安装高度

第二节风机的通用性能曲线与选择性能曲线

第三节离心式泵与风机的选择

第四节泵与风机常见故障的分析与排除

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上篇流体力学

第一章绪论

第一节流体力学的任务及其应用

流体力学是研究流体的平衡和机械运动的力学规律及其在工程

实践中应用的一门技术学科。

力学：受到微小剪切力作用都能连续变形。

它研究的对象是流体（包括液体和气体）。

流体力学按其研究的方法及特点的不同分为：理论流体力学（古

典流体力学）和实验流体力学（工程流体力学）。

理论流体力学偏重于用数学工具进行理论研究，追求问题的严

密性和精确性；

实验流体力学着重于实际工程中的流体力学问题，其研究方法

是理论计算与实验并重，

流体静力学：研究静止流体中压强的分布规律以及流体对固体

壁面的压力等问题；

流体动力学：研究运动流体运动参数的变化规律及与固体边界

的相互作用等问题。

流体静力学分为绝对静止和相对平衡；流体动力学分为液体动力

学和气体动力学。

第二节流体的主要物理性质

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流体是液体和气体的总称。

流体与固体的最大区别：流体具有流动性。

流体没有固定形状，几乎不能承受拉力来抵抗拉伸变形，静止时

也不能承受切向力来抵抗剪切变形。

气体则没有固定体积，它充满在任何盛装它的容器中。

流体的主要物理性质：密度、容重、压缩性、膨胀性、粘滞性和

汽化压强。

一、密度与容重

密度：Vm/（kg/m3）容重：VG/(N/m3)

在重力场中，密度与容重的关系：g*



H2O

=1000kg/m3

H2O

=9810N/m3

水银=133.32N/m3

二、压缩性与膨胀性

压缩系数：增加单位压力时，流体体积或密度的相对变化率

dPdVVdPd/*/1/*/1或

热胀系数：表示温度增加1K时，流体密度或体积的相对变化率

dTddTdVV/*/1-/*/1或

液体的压缩性和膨胀性较弱，二者比较液体压缩性弱于膨胀性

气体：1、气体的压缩性强于膨胀性；

2、气体的压缩性和膨胀性均强于液体的压缩性和膨胀性；

3、液体的密度和比容，一般情况下，可看做常数，液体可以

认为是不可压缩流体；

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4、气体常可以认为是可压缩流体。

在压力不过高（P<20MPa），温度不过低（T>253K）的条件下，气

体压强、温度和密度之间的关系可用理想气体状态方程来描述，即

RTp/

R=8314/n

p——气体的绝对压强,N/㎡；



——气体的密度，kg/m3；

T——气体的热力学温标,℃,T(K)=273+t℃；

R——气体常数;

n——气体的分子量，对于空气n=287（J/kg*K）

三、黏滞性

流体这种阻碍层间相对运动的性质称为黏滞性。

原因：分子间的作用力

结果：流动时，粘性产生内摩

擦力，消耗能量，造成流动阻

力损失。

粘滞力的大小可根据牛顿内摩擦定律来计算，即：

dyduAT

dyAduT

//

/









或

T——粘滞力或内摩擦力，N；

——粘滞切应力，N/㎡；

A——流层间接触面积，㎡;

du/dy——垂直于速度方向的速度梯度，s-1；

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

——黏度或动力黏度，sp

a

。

动力黏度是流体黏滞性的量度，它表示流体在单位速度梯度作用下的

黏滞切应力。

运动黏度用表示，单位是㎡/s

/

四、汽化压强

汽化压强：液体的自由表面存在一种向外扩张的压强（压力），它使

液体分子总是企图离开液体表面，气化为蒸汽，这种压强

就称为汽化压强。

第三节流体的主要力学模型

一、连续介质模型

概念：流体是由数流体质点（微团）组成，在流体质点之间没有任何

空隙存在，也就是流场内的流体是由无数流体质点组成的连续

介质，即流体是由连续分布的流体质点组成的介质。

作用：①可用连续性函数B（x、y、z、t）描述流体质点物理量的空

间分布和时间变化；

②由物理学基本定律建立流体运动微分或积分方程，并用连续

函数理论，求解方程。

二、不可压缩流体

当流体的压缩性很小且可以忽略时，该流体被认为不可压缩的。

液体、低速气流视为不可压缩流体；

高速气流视为可压缩流体。

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三、理想流体模型

理想流体：没有粘性的流体。

流体的分类：理想流体和实际流体、牛顿流体与非牛顿流体、可压缩

流体与不可压缩流体

第四节作用在流体上的力

一、质量力

质量力：是某种力场作用在流体的全部质点上，并与流体的质量

成正比的力。

它分为：①地球对所研究的流体引力；

②流体作变速运动时，虚加在它上面的惯性力。

F=maG=mgF=2mr

单位质量力：作用在单位质量流体上的质量力。

设均质流体的质量为M，所受质量力为F，则单位质量力f为：

f=F/M

质量力的单位为N（牛顿），单位质量力的单位为m/s2(米/秒2)。

二、表压力

表压力：作用在所研究流体表面上的

力。

应力：单位面积流体受到表面力。

表面力可以是外力，也可以是内力。

设作用在流体表面积△A上的表面力为

△F，将△F分解为正压力△P和切向力

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△T，则作用在单位流体面积上的平均压强为：

p=△P/△A

平均切应力：

=△T/△A

在国际单位制中，p和的单位都为N/m2（牛顿/米2），或称为帕斯

卡（Pa）。

表面力：法向表面力和切向表面力

流场中的分布力

质量力——单位质量力——重力、惯性力

第二章流体静力学

第一节流体静压强及其特性

一、流体静压强的定义

静压强：流体处于静止状态或相对静止状态时流体的压强。

二、流体静压强的的特性

流体静压强有如下两个特性：

⑴流体静压强的方向与作用面垂直并指向作用面，即内法线方向；

⑵任意一点所受各方向的流体静压强大小相等，与作用面的方位无

关。

第二节、流体静压强计算

一、液体静压强的基本方程

用淹深表示：p=p

0

+



h

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或p=p

0

+

g

h

P——液体内任一点A的压强，Pa（N/㎡）；

P

0

——液面气体压强，Pa（N/㎡）；



——液体的容重，N/m3;

h——某点在液面下的深度，m。

限制条件：①均质流体；②只有重力作用；③连通的同种流体。

此式表明：①在重力作用下的静止流体中，压强的变化与液体数量多

少无关，只与淹深大小有关.

②静压强是随深度按直线规律变化的，其变化与液体的密

度有关，密度越大，压强随深度增加越快；

③自由表面上的压强等值向液体内部各点传递。

由液体静力学的基本方程式可以得出以下结论：

⑴等压面：在同一静止流体中，深度相同的各点，压强也相同。这些

深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见静止水平面

是压强处处相等的面，即等压面。

⑵在重力作用下，同种、连通、静止的液体中，水平面一定是等压面，

而等压面也一定是水平面。

⑶两种容重不同互不混合的液体，在同一容器中处于静止状态，两种

液体之间形成分界面，这种分界面既是水平面又是等压面，自由表

面必为等压面。

⑷对于气体而言，由于气体的容重很小，经常可以忽略不计，静止液

体任一边界面上压强的变化，将等值地传到其他个点（只要静止不

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被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。

二、压强的表示方法及度量单位

⒈压强的表示方法

①