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流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
成绩构成
• 平时成绩 30% + 考试 70%
• 即使平时成绩满分，考试也需至少 40 多分才能不挂科
• 平时成绩 30% 包含：
– 作业：每章布置一次（可调整为每两三次课一次） ，拍照上传雨课堂
– 雨课堂小测：每学完一章当堂测，共 4 章
– 拓展学习：学期末小组展示（3∼5 人组队，PPT 展示约 5 分钟）
注意
小测和作业应独立完成。 曾有同学搜答案得100 分， 被叫上讲台却完全不会。 小
测目的是检测本章知识缺漏，便于针对性补强。
• 平时成绩 30 分：作业、小测、拓展内容
• 未做拓展内容则这部分无分；做了拓展内容则加分
拓展学习（小组展示）
• 可选学过的或未讲过的单元操作，调研先进分离技术、设备或原理
• 3∼5 人组队，选组长，PPT 形式展示，每组约 5 分钟
• 目的：拓展对先进分离过程的学习，强化课程理解，提升调研能力与团队协作
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流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
能力
• 往届示例： 飞机外形设计 （赤羽翼越野技术） 、 歼35” 落叶飘” 原理、 飞机升空原
理、起飞降落为何危险等
大作业展示：伯努利方程在喷泉中的应用
• 同学用宿舍水瓶、胶管自制喷泉装置，并拍摄视频演示
• 装置由瓶 a、瓶 b、瓶 c 组成，瓶 b 充满水，瓶 c 保持空，瓶 a 迅速灌水产生喷
泉现象
• 用瓶 a 接瓶 b 喷出的水，使实验可循环；增大压强后仍有后续喷水
• 结合课程基本原理（伯努利方程）解释喷泉现象
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大作业展示：跑车外形与空气阻力
• 汽车外形设计从箱式到流线型，风阻系数从 0.8 降至 0.14
• 外形设计影响空气阻力计算，是流体力学阻力（风阻）的应用
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大作业展示：热棒技术在青藏铁路中的应用
• 青藏铁路两侧的热棒用于缓解冻土问题
• 高原气候导致冻土冬季结冰、夏季融化收缩，影响铁路稳定性
• 热棒内用冷媒维持热量，缓解冻土不良影响
大作业展示：笔记本电脑散热
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流体力学与传热 Ⅱ 课堂笔记
• 涉及主动散热、中间层材料及热导率选择
• 选用高热导率材料以加快散热，通过面积、材料、结构优化传热效率
• 核心是上课所讲的热量计算公式，与传热面积、材料、结构等因素相关
大作业展示：战斗机外形设计
• 同学利用网络资源制作视频，展示战斗机外形设计
大作业展示：回旋镖实验
• 研究不同抛射角度下回旋镖如何飞回
大作业展示：膜法水处理
• 环境专业同学制作动画，展示膜法水处理原理与构造
• 分离过程通过过滤完成，涉及微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜
• 微滤膜孔道大，截留大颗粒；超滤膜孔道较小；纳滤膜更小；反渗透通过压力
渗透得到纯水
• 基本构成包括净水、渗透液、浓缩液
• 与流体力学的关系：涉及流体流动的基本规律
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大作业考核要求
• 大作业自愿参加，结课时用两节课展示，在平时成绩中加分
• 评判标准：对课程有拓展，或对上课内容有深化/自己的理解；团队合作，每人
有明确分工；调研深入，不能直接拿别人 PPT
• 展示后老师会提问，答不出基础内容说明调研不充分
第一章：流体力学与应用
• 本章内容多与中学物理相关，较易入门
• 主要内容：流体基本性质、静止流体规律、运动流体规律
• 重点计算 （标星号） ： 流体流动能量守恒定律 （伯努利方程） 、 流体阻力计算、 管
路计算
• 最后是流体力学在工程上的应用
流体的形态
• 层流：流体分层流动，看似静止实则流动
• 湍流：流动剧烈程度较大
• 超流体：在特定压力、温度下出现，具有超导、超热导等特殊性能
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流体流动规律的重要性
• 输送、分离、混合等单元操作都涉及流体，流体流动规律是单元操作的基础
• 传热 （第4 章） 与传质 （下学期） 都伴随流体流动， 流体内部特征是传热传质的
基础
• 流体流动规律与传热传质规律具有类似性（三传公式相似） ，学好本章有助于后
续章节
流体的连续介质假定
• 流体由无数内部紧密相连、彼此间无间隙的流体质点组成，是连续介质
• 做连续假定的目的：后续数学公式处理时可当作连续函数
• 可用宏观情况研究微观问题
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流体的范围与可压缩性
• 本课程流体包括： 液体、 气体、 悬浮在液体或气体中的固体颗粒 （悬浮液、 气固
混合物）
• 可压缩性：流体体积随压力变化而变化
• 气体可压缩性大，液体变化幅度小，故将液体当作不可压缩流体
定义
不可压缩流体：体积不随压力变化而变化，其密度在整个过程中保持不变。可
压缩流体则需计算密度变化。
流体的无定型性
• 流体抗剪切和抗张能力都很小，稍加扰动即产生流动
• 固体的剪应力与变形角度成正比；流体的剪应力与变形速率成正比（牛顿粘性
定律，后续详讲）
• 固体抗剪切、抗张能力强，需一定力才变形
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作用在流体上的力
• 质量力：与质量成正比的力，如重力（mg） 、离心力（ma） ，作用于质点上
• 表面力：与表面相关，分为两种
– 垂直作用于表面的法向力——压力
– 水平作用于表面的切向力——剪切力
密度
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• 密度：单位体积的质量
• 单组分液体：只随温度变化（不考虑压力变化） ，可通过物性手册查不同温度下
的密度
定义
气体密度公式（由理想气体状态方程 PV=nRT 推导） ：ρ = PM/RT ，其中 n =
m/M，故 m/V = PM/RT 。气体密度与压力、温度均有关。
混合物的密度计算
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