流体主要物性.ppt

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1、在研究流体静止和运动之前，首先要了解流体的内在属性，即流体的物理性质。包括密度、压缩性、膨胀性、粘性等。其中，粘性是流体物理性质中最重要的特性。第一章流体主要物理性质1第一节流体的概念凡是没有固定的形状易于流动的物质就叫流体。即液体和气体。流体与固体的差别表现为：固体：既能承受压力，也能承受拉力与抵抗拉伸变形。流体：只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。在极小切应力下就会出现连续的变形流动。2液体和气体的区别：气体易于压缩,而液体难于压缩；液体有一定的体积，存在一个自由液面；气体能充满任意形状的容器，无一定的体

2、积，不存在自由液面。液体和气体的共同点：两者均具有易流动性，即在任何微小切应力作用下都会发生变形或流动，故二者统称为流体。3常见的密度（在一个标准大气压下）：4℃时的水20℃时的空气第二节流体的基本物理性质1.密度3.相对密度2.重度44.热膨胀性和可压缩性1)压缩性：在一定温度下，流体体积随压强升高而减少的性质。它的物理意义是单位压强变化所引起的体积的相对变化率。（Pa-1）体积模量：体积压缩率的倒数。E越大,流体越不易被压缩52)热膨胀性：流体体积随温度升高而增大的性质。它的物理意义是单位温度变化所引起的体积的相对

3、变化率。液体的热膨胀性很小，一般可以忽略不计。气体的热膨胀系数为1/273，不可忽略.6注意：(a)严格地说，不存在完全不可压缩的流体。(b)一般情况下的液体都可视为不可压缩流体（发生水击时除外）。(c)对于气体，当所受压强变化相对较小时，可视为不可压缩流体。(d)管路中压降较大时，应作为可压缩流体。75.流体的粘滞性1)粘性：在外力作用下，流体微元间出现相对运动时，随之产生阻抗相对运动的内摩擦力.微观机制：分子间吸引力、分子不规则运动的动量交换.2)牛顿内摩擦定律：切应力：数学含义：垂直于流动方向的流速梯度。物理含义

4、：运动流体的剪切变形速率。8——角变形速度（剪切变形速度）速度梯度　　的物理意义vdt(u+du)dtdudtdydθ流体与固体在摩擦规律上完全不同正比于du/dy正比于正压力，与速度无关dy9μ—动力粘度、ν=μ/ρ—运动粘度系数★注意：液体和气体的粘度随温度变化规律不同。3).粘度(动力粘度和运动粘度)温度掌握两种粘度的单位计量方式(P6)104)粘度的测量方法法1:用粘度计直接测量得出：(绝对粘度)毛细管粘度计、旋转粘度计法2:用恩氏粘度计测出相对粘度(恩氏粘度),然后用经验公式转换为运动粘度.恩氏粘度计测定20

5、0ml被测液体从恩氏粘度计流出的时间200ml，20度的纯水从恩氏粘度计流出的时间50s无单位,当其>2时,用上式将恩氏粘度直接转换为运动粘度11例：汽缸内壁的直径D=12cm，活塞的直径d=11.96cm，活塞长度L=14cm，活塞往复运动的速度为1m/s，润滑油的μ=0.1Pa·s。求作用在活塞上的粘性力。解：注意：面积、速度梯度的取法dDL12例：旋转圆筒粘度计，外筒固定，内筒转速n=10r/min。内外筒间充入实验液体。内筒r1=1.93cm，外筒r2=2cm，内筒高h=7cm，转轴上扭距M=0.0045N·m

6、。求该实验液体的粘度。解：注意：1.面积A的取法；2.单位统一hnr1r2得解：注意：1.面积A的取法；2.单位统一得131)表面张力当液体与其它流体或固体接触时，在分界面上都产生表面张力，出现一些特殊现象，例如空气中的雨滴呈球状，液体的自由表面好像一个被拉紧了的弹性薄膜等。表面张力的形成主要取决于分界面液体分子间的吸引力，也称为内聚力。在液体中，一个分子只有距离它约10-7cm的半径范围内才能受到周围分子吸引力的作用。在这个范围内的液体分子对该分子的吸引力各方向相等，处于平衡状态。但在靠近静止液体的自由表面、深度小于

7、约10-7cm薄的表面层内，每个液体分子与周围分子之间的吸引力不能达到平衡，而合成一个垂直于自由表面的合力。6.表面张力和毛细管现象14定义：使液体表面处于拉伸状态的力为表面张力.表面张力系数：单位长度上的表面张力.表面张力的产生部位：液、气接触自由表面,液固接触的周界、不同液体接触的周界表面张力产生的原因：由于内聚力的不同而导致（分子受力不平衡）。152)毛细管现象在毛细管中,表面张力可以引起液面上升或下降,此现象称之为毛细管现象.凹　上升σσhθ凸　下降σσhθ液固间附着力大于液体的内聚力H2O液固间附着力小于液体

8、的内聚力(Hg)16表面张力在垂直方向的分力与所升高液柱的重量相等时,液柱平衡不再升高.即有:液柱高度h:例题1-5:P917图1-6液体在毛细管内上升(a)湿润管壁的液体的液面上升18图1-6液体在毛细管内下降(b)不湿润管壁的液体的液面下降19第三节作用在流体上的力流体无论处于运动或平衡状态，都受到各种力的作用。按力的物理性质