工程流体力学第1章流体的主要物理性质

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1、第1章流体的主要物理性质1第1章流体的主要物理性质§1.1流体的概念1、什么是流体？凡是没有一定形状、容易流动的物质都称为流体。流体包括液体和气体。2第1章流体的主要物理性质2、流体的基本特征与固体相比较：固体：分子间距小，分子排列紧密，不易变形，体积固定。从力学性质看：可以承受压力、拉力、切力。流体：分子间距大，分子排列松散，易变形（受任何微小剪切力作用时，就要发生连续不断的变形，即流动），易流动性是流体和固体的显著区别。从力学性质看：可以承受压力，一般不能承受拉力，静止时不受切力。液体与气体的不同点：液体：不容易被

2、压缩，体积较为固定，在容器内有自由表面。气体：很容易被压缩，体积不固定，无自由表面。3第1章流体的主要物理性质3、流体的分类（1）按压缩性大小（2）按是否具有粘性（3）按是否满足牛顿内摩擦定律．．．．．．４、流体的连续介质假设从物理学的观点看，流体与其它物体一样，都是有分子组成，每个分子作不规则的热运动，相互间不断地碰撞交换能量和动量，而且分子间是有一定间隙的，因此，从微观上来看，流体是不连续的。4第1章流体的主要物理性质但是，流体力学所研究的并不是流体个别分子的微观运动，而是研究由大量分子组成的流体在外力作用下而引起

3、的宏观运动规律。1753年，欧拉（Euler）首先提出了以“连续介质”作为宏观流体模型，来代替微观的有间隙的分子结构。流体的连续介质假设：流体是由无穷多个流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质。5第1章流体的主要物理性质质点（particle）：流体中宏观尺寸非常小、微观尺寸足够大的分子微团。流体质点具有下述四层含义：（1）宏观尺寸非常小——质点相对于流体无穷小，数学上简记为：（2）微观尺寸足够大——质点尺寸大于流体分子尺寸的数量级，质点是由大量分子组成。（3）组成质点的分子足够多，质点具有一定的宏观物理量。（4）质点形

4、状可以任意划定，因而质点之间紧密相连，没有间隙。这样，引入流体质点后，实际流体就可以看作由质点组成的连续介质，意味着反映流体宏观运动的物理量，如密度、压力、速度等，都可看作空间坐标（x,y,z）和时间（t）的连续函数。6第1章流体的主要物理性质例如：适用范围：这一假设对大多数流体是适用的，研究得到的结果具有足够的精确性，但对稀薄的气体，连续性假设便不能适用。5、单位制在流体力学中，常用的三种单位制（国际单位制，物理单位制，工程单位制）涉及到的基本物理量一般有4个：长度L、时间T、质量M、力F。而在不同单位制中选取的基本

5、物理量又不一样。7第1章流体的主要物理性质单位制物理量国际单位制物理单位制工程单位制长度mcmm时间sss质量kggkgf·s2/m力Ndynkgf速度m/scm/sm/s加速度m/s2cm/s2m/s2压强Padyn/cm2kgf/m2基本单位8第1章流体的主要物理性质§1.2流体的主要物理性质1、密度流体的平衡和运动规律，不仅与流体本身的性质有关，而且还与外部作用力有关。定义：单位体积流体所具有的质量。数学表达式：对均质流体：对非均质流体：，一点的密度单位：国际单位：kg/m3物理单位：g/cm3工程单位：kgf·

6、s2/m49第1章流体的主要物理性质2、重度定义：单位体积流体所具有的重量。数学表达式：对均质流体：对非均质流体：单位：国际单位：N/m3物理单位：dyn/cm3达因/10-5牛顿工程单位：kgf/m3根据牛顿第二定律：G=Mg，两端同除以体积V，则得到重度与密度的关系：比容：气体中常用，指单位质量流体的体积。：upsilon[ju:p’sailən]其中：重力加速度国际单位：m3/kg10第1章流体的主要物理性质3、相对密度（比重）针对液体和气体，其定义是不同的。液体的相对密度：某种液体的质量与同体积、4℃、标压下蒸

7、馏水的质量之比。数学表达式：，即注意：式中、始终为常数，应记住：气体的相对密度；在同温同压下，气体的密度与空气的密度之比。注意：相对密度是一比值，为无因次量。11第1章流体的主要物理性质要记住红圈内的数值！考试时不再考诉了！12第1章流体的主要物理性质4、压缩性定义：温度不变时，流体在压力作用下体积缩小的性质称为压缩性。压缩性大小用体积压缩系数KT来表示。体积压缩系数KT：在温度不变的条件下，每增加一个单位压强，所发生的流体体积的相对改变量。数学表达式：，或式中：V——原有体积，m3；dV——体积改变量，m3；dp—

8、—压力改变量，Pa，工程大气压（at）；KT——体积压缩系数，1/Pa，1/大气压；T“－”——保证KT永为正值。因p↑时，V↓。13第1章流体的主要物理性质流体被压缩时，其质量并不改变，根据M=V，两端微分，得：因此，体积压缩系数又可写作：根据密度是否变化，将流体分为：不可压缩流体：密度视为不变的流体，=Const。可压缩