工程流体力学 第二章 流体性质ppt课件.ppt

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1、第二章流体性质第二章流体性质流体的定义和特征流体作为连续介质的假设作用在流体上的力流体的密度流体的压缩性和膨胀性流体的粘性能流动的物质称为流体§1.1流体的定义和特征流动？运动变形固体也可以？固体与流体变形的区别？§1.1流体的定义和特征刚体：质点间距离受外力时不变弹性体：质点间距离受外力时发生有限改变外力去掉后恢复原状塑性体：质点间距离受外力时发生有限改变外力去掉后不恢复原状流体：在任何微小剪切力作用下都能连续变形外力不变，变形继续外力消失，变形停止§1.1流体的定义和特征流体的力学定义：流体是一种受到任何

2、微小剪切力作用时都能连续变形的物质。流体液体：气体分子间距离小，吸引力大。分子无规则振动，移动。不能自由移动。分子间距离大，吸引力小。分子自由运动，极易变形。充满整个空间。§1.2流体作为连续介质的假设流体质点（微团）定义：包含足够多流体分子的流体微团，其内分子的各物理量的统计平均值代表了该流体在这一位置的宏观属性。流体微团宏观上足够小:其体积可以忽略不计。微观上足够大:所包容的流体分子的平均物理属性有意义§1.2流体作为连续介质的假设流体的连续介质假设：将本来不连续的流体看成是由没有间隙的流体微团（质点）构

3、成的。目的：在连续性介质假设之下，流体的各种参数都可以看成空间和时间的单值连续函数。可以应用高等数学连续函数来描述流体的运动规律。§1.2流体作为连续介质的假设……§1.2流体作为连续介质的假设注意：当流体流动所涉及到的物体的尺寸能够和分子的平均自由行程和分子间的距离相比拟时，流体的连续介质模型不再适用。平均自由程l随高度的变化曲线思考：考虑空气中一颗沙砾的运动连续介质假设是否成立？稀薄气体的分子自由程是几米的数量级，人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时连续介质假设是否成立？§1.3作用在流体上的力一、表面力

4、作用在所取分离体表面上的力。通常指分离体以外的其他物体通过分离体的表面作用在分离体上的力。§1.3.1表面力xyz应力§1.3.2作用在流体上的力二、质量力某种力场作用在流体的全部质点上的力，是与流体的质量成正比的力。§1.3.2质量力xyz重力惯性力离心力电磁力……§1.3.2质量力作用在单位质量流体的质量力：作用在单位质量流体上质量力沿坐标轴分量§1.4流体的密度一、流体的密度流体单位体积内所具有的质量。表征流体在空间某点的密集程度该点处的密度单位：kg/m3§1.4流体的密度§1.4流体的密度标准大气压

5、下§1.4流体的密度二、流体的相对密度ρf：流体的密度（kg/m3)ρw：4oC时水的密度（kg/m3)§1.4流体的密度三、流体的比容单位质量流体所占有的体积单位:m3/kg§1.4流体的密度四、混合气体的密度--混合气体中各组分气体的密度--混合气体中各组分气体所占的体积百分比§1.4流体的密度例题：空气中主要成分是氮气和氧气，按体积分数计算氮占78．08％，氧占20．95％，试估算标准状态下空气的密度。（1.29kg/m3）§1.5流体的压缩性和膨胀性一、流体的压缩性和膨胀性随着压强的增高，体积便缩小；

6、随着温度的升高，体积便膨胀。§1.5.1流体的压缩性和膨胀性压缩系数:是在一定温度下单位压强增量引起的体积变化率。单位：m2/Nk大，体积变化率大，较易压缩k小，体积变化率小，较难压缩§1.5.1流体的压缩性和膨胀性体积模量压缩系数的倒数。单位：PaK大，压缩性小；K小，压缩性大§1.5.1流体的压缩性和膨胀性体积模量思考：对理想气体，等温过程和绝热过程的体积模量分别等于多少？§1.5.1流体的压缩性和膨胀性体胀系数在一定压强下单位温升引起的体积变化率。单位：1／K，1／℃§1.5.1流体的压缩性和膨胀性体胀

7、系数§1-5.1流体的压缩性和膨胀性K液体：K很大气体：K随气体状态变化的不同而不同等温压缩：K＝p理想绝热过程K＝γp§1.5.1流体的压缩性和膨胀性二、可压缩流体和不可压缩流体所有流体都是可以压缩的，但可压缩程度不同。液体：一般不可压缩气体一般可压缩低速时可作为不可压缩处理§1.6流体的粘性一、流体的粘性，牛顿内摩擦定律流体流动时流体质点发生相对滑移产生切向阻力的性质，称为流体的粘性。§1.6流体的粘性一、流体的粘性，牛顿内摩擦定律§1.6.1流体的粘性，牛顿内摩擦定律实验证明:流体的动力粘度,取决于种类

8、、温度、和压强Pa·s(N·s/m2)§1.6.1流体的粘性，牛顿内摩擦定律单位面积上的切向阻力称为切向应力速度梯度:垂直于流速方向上单位长度的速度增量,即:流速在其法线方向上的变化律单位:Pa§1.6.1流体的粘性，牛顿内摩擦定律一般情况下流体的速度并不按直线变化牛顿内摩擦定律§1.6.1流体的粘性，牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律作用在流层上的切向应力和速度梯度成正比，比例系数为流体的动力粘度。大,