流体的基本性质

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1、第一章流体的性质工程流体力学1第一节流体的连续介质假说由大量分子组成，分子之间具有一定的空隙。在微观上，流体不是连续的。真实的流体流体力学研究的实质不关心个别分子的微观运动细节，而在于宏观运动(大量分子运动的结果)。在宏观上足够小的流体微团里包含足够多的分子。如标准状态下：1mm3的气体中含有2.7×1016个分子；1mm3的液体中含有3×1019个分子。故，微观上足够大，宏观上足够小的微体积（流体微团），含有足够多的分子，可作为流体质点，即忽略分子间距，认为流体是连续介质——流体的连续介质假说

2、。2第二节流体的主要性质流体的流动性：流体的抗拉能力极弱，抗切能力也很微小，静止时不能承受切力，只要受到切力的作用，不管切力怎样微小，流体都要发生不断变形，各质点间发生相对运动。利用流体的流动性，表现出多种用途。如管道输送，供热、供冷工作介质等。也有几种与流动有关的区别于固体的物理性质。流动性3一惯性、密度及重度1惯性惯性：物体维持原有运动状态的能力的性质。惯性力：2密度密度：单位体积内流体的质量。均质流体：单位：kg/m3非均质流体（某点的密度）：43重度/容重重度/容重：单位体积所具有的重量

3、，即作用在单位体积流体上的重力。均质流体：单位：N/m3非均质流体（某点的密度）：密度与容重的关系4比容比容：流体密度的倒数。即单位质量流体所占的体积。符号：v单位：m3/kg5二液体的压缩性和热胀性引起流体密度变化的原因：1压缩性流体在压力作用下，会发生体积压缩变形，同时其内部将产生一种企图恢复原状的内力，在除去内力后能恢复原状。1）定义：在一定温度下，压力变化引起的密度变化率。2）表征：压缩系数符号：β单位：m2/N物理意义：压力增量引起的流体体积（或密度）的变化率（dp与dρ符号相同，与d

4、V相反）温度、压力63）弹性模量压缩系数的倒数符号：Ev单位：N/m2物理意义：单位流体体积减小量所需要的压力。理解：压缩相同的程度所需要的压力不易压缩压缩相同的程度所需要的压力易压缩72热胀性在受热情况下，体积膨胀，密度减小，温度下降则恢复原状。1）定义：一定压力下，流体的体积随温度升高而增大的性质。2）表征：热胀系数符号：α单位：1/K物理意义：压力保持不变时，温度升高1K引起的流体体积或密度的相对增加量。（dT与dρ符号相反，与dV相同）液体热胀性的实际意义：自然对流，热水上升，冷水下降。

5、83密度的变化密度受压力和温度的影响，两者同时变化是密度如何变？（1.2）9液体的压缩性和热胀性较小，气体较大。三气体的压缩性和热胀性/理想气体状态方程或p——气体绝对压力；R——气体常数；对于空气，R＝287J/(kg.K)T——气体的热力学温度，Kρ——气体的密度，kg/m3v——气体的比容，m3/kg10四可压缩流体与不可压缩流体1压力和温度的变化都会引起流体密度的变化，即任何流体都是可压缩流体，只是程度不同。流体的压缩性是流体的基本属性2区别：液体的压缩性很小，工程上通常可忽略压缩性的影

6、响；气体的压缩性很大，压力和温度的变化都能显著改变气体体积。故通常把气体看成可压缩流体，而液体是不可压缩流体。3两者的区分不是绝对的。在某些场合应将液体作为可压缩流体处理，而将气体作为不可压缩流体处理。如：产生水击现象时，水为可压缩流体；流速很小时，气体为不可压缩（因密度变化很小）采用的判断方法：流体密度的变化率<3％～5％时，可视为不可压缩流体。11五粘性（*）1流体的粘性流体流动时，流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力，以抵抗其相对运动的性质。各种流体都具有粘性，但大小不同。由于流

7、体的粘性，在流体的流层之间产生阻碍其流动的作用力，称为内摩擦力或粘性力。无摩擦？粘性力成对出现，大小相等、方向相反，以阻碍流体的相对运动。搅动水流；低于0℃流动的水不结冰。原因？12粘性产生的原因？1分子相互作用力；2流层间分子的动量交换。无摩擦？132牛顿内摩擦定律（用于定义粘性力）上平板受到向右的拉力为F，受到流体的粘性力大小为F，方向向左。Ayx0δF,uo上平板在力F的作用下以速度u0运动如平板浮于水面上，不考虑平板厚度下平板静止影响粘性力F的因素（1）粘性力的大小与接触面积（A）成正比

8、；（2）与上平板的速度uo成正比，与两平板的间距δ成反比()；（3）与流体的种类有关。14的引入：①单位须一致；②A与分别相同的流体，通常获得相同的速度所需要的F不同。这不同的原因就是流体种类不同，即不同因此是一个表征流体物理性质的参数。称动力粘度，又称绝对粘度的单位化简得，或，或15切应力——τ单位面积上的内摩擦力单位：Pa运动粘度——ν单位：m2/s16角变形率abdca'b'd'c'u+duudyθdττudt(u+du)dt在平板流动中，取一边长为dy的矩形微团abcd，受到剪切应力的作