【工程流体力学知识点总结】工程流体力学是研究流体（包括液体和气体）在静止和运动状态下的力学性质及其应用的一门学科，广泛应用于航空航天、水利工程、机械制造、能源系统等领域。本文将对工程流体力学中的核心知识点进行系统梳理与总结，帮助读者更好地掌握该课程的基本理论与实际应用。
一、流体的基本性质
1. 连续性假设
流体被视为连续介质，忽略分子之间的空隙，便于用数学方法进行描述。
2. 密度与比体积
密度ρ为单位体积的流体质量，比体积v为单位质量的体积，两者互为倒数关系：ρ = 1/v。
3. 粘性（粘度）
粘性是流体抵抗剪切变形的能力，分为动力粘度μ和运动粘度ν（ν = μ/ρ）。牛顿流体遵循剪应力与速度梯度成正比的关系。
4. 压缩性与膨胀性
气体具有明显的压缩性和膨胀性，而液体通常视为不可压缩。
5. 表面张力
表面张力是液体表面分子间作用力的结果，影响液滴形成、毛细现象等。
二、流体静力学
1. 压力的概念
压力p是单位面积上所受的法向力，单位为帕斯卡（Pa）。
2. 流体静压强公式
在重力场中，流体静压强随深度增加而增大，表达式为：
$ p = p_0 + \rho g h $
其中，p₀为表面压强，h为深度。
3. 帕斯卡原理
在密闭容器中，施加于流体的压强会等值传递到流体的各个部分。
4. 浮力与阿基米德原理
浮力等于物体排开流体的重量，即：
$ F_b = \rho_{fluid} \cdot V_{displaced} \cdot g $
三、流体动力学基础
1. 理想流体与实际流体
理想流体不考虑粘性，实际流体存在粘性，需考虑能量损失。
2. 连续性方程
描述质量守恒，适用于不可压缩流体：
$ A_1 v_1 = A_2 v_2 $
即流量Q = A·v保持不变。
3. 伯努利方程
描述无粘、不可压缩、稳定流动的流体能量守恒：
$ p + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho g h = \text{常数} $
4. 动量方程（欧拉方程）
描述流体在力作用下的运动状态，是流体力学的基本方程之一。
5. 能量方程
考虑流体在流动过程中能量的变化，包括动能、势能和内能。
四、流动阻力与边界层
1. 流动阻力分类
分为摩擦阻力（沿程阻力）和局部阻力（弯头、阀门等引起的阻力）。
2. 雷诺数Re
判断流动状态的无量纲数，Re = ρvL/μ。
- Re < 2000：层流
- Re > 4000：湍流
- 2000 < Re < 4000：过渡流
3. 边界层概念
流体贴近壁面处因粘性作用形成的速度梯度区域，影响流动阻力与分离现象。
4. 摩擦阻力系数
用于计算沿程阻力，常用公式如达西-魏斯巴赫公式：
$ h_f = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{v^2}{2g} $
五、流体测量技术
1. 测压管与压力计
用于测量流体的静压或动压。
2. 皮托管
通过测量总压与静压差计算流速。
3. 文丘里管
利用收缩段和扩张段的压力变化测量流量。
4. 涡轮流量计与超声波流量计
用于工业中大流量的测量，精度高、适用性强。
六、应用实例分析
1. 管道流动分析
通过伯努利方程和达西公式计算管道中的压力损失与流量。
2. 水泵与风机选型
根据系统阻力和所需流量选择合适的设备。
3. 喷嘴与扩压器设计
利用流体力学原理优化气流速度与压力分布。
4. 风洞实验
用于研究空气动力学特性，验证理论模型。
结语
工程流体力学是一门理论与实践紧密结合的学科，掌握其基本原理对于从事相关领域的工程师和技术人员至关重要。通过对流体性质、静力学、动力学、阻力分析及测量技术的学习，能够有效解决实际工程中的流体问题，提高系统效率与安全性。
希望本篇总结能为学习者提供清晰的知识框架与参考依据，助力深入理解工程流体力学的核心内容。
