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1、第一章 流体及主要物理性质,第一节 流体的概念 第二节 流体的主要物理性质,一、流体的共性,不能保持一定的形状，具有流动性；受切应力作用时发生连续不断的变形流动；仅能抵抗压力，不能抵抗拉力和切力。,二、液体和气体的不同点,液体不可压缩，气体可压缩；液体在大容器只能占据一定的体积，在上部形成自由分界面；而一定量气体进入大容器能充满容器，不能形成自由表面。,三、连续介质模型,真实流体：由分子组成，分子间有 空隙。流体力学中引入连续介质假说，流体质点微观上充分大，宏观上充分小的分子团，完全充满所占空间，没有空隙。,连续介质假说是流体力学的基础，只有假设流体是连续的，才能引用连续函数的方法来研究流体平
2、衡和运动状态下有关物理参数之间的数量关系。,第二节 流体的主要物理性质,一、密度,定 义：单位体积内流体的质量。均 质 流 体：非均质流体：国 际 单 位：千克/米3，kg/m3,二、重度,定 义：单位体积内的重量；均 质 流 体：非均质流体：国 际 单 位：牛顿/米3，N/m3,相对密度（比重）,液体相对密度：液体的重量与同体积的温 度4蒸馏水重量之比，是 无因次量；气体相对密度：气体重量与空气的重度之 比。,三、压缩性和膨胀性,1、压缩性：用体积压缩系数表示（1）液体压缩系数非常小，可当做不 可压缩流体处理；（2）气体：可压缩流体。,特殊情况：对于所研究的流体，是否考虑其压缩性要根据具体条
3、件而定。例1：气体流速68m/s，不考虑气体压 缩性引起的误差为1；例2 研究水击现象要考虑液体的压缩 性,长输管道的水击现象，对于新设计的长输管道，都要考虑水击现象，并有水击超前保护。,2、膨胀性,定义：在压力不变的情况下，流体温度升高，体积增大。体积膨胀系数：,四、粘性,定义：指流体微团发生相对运动时产生切 向阻力的性质，是流体抗剪切变形 的一种属性。原因：由于分子间吸引力和流体分子与壁 面附着力，抵抗液体内部的相对运 动，从而影响流体的运动状态。,1、牛顿内摩擦定律,u0,切力和阻力是大小相等方向相反的一对力，分别作用在两个流体层的接触面上，这一对力称为内摩擦力。,液层间内摩擦力T的大小
4、与液体性质有关，并与流速梯度和接触面积成正比，而与接触面上压力无关。符合内摩擦定律的流体称为牛顿流体；否则称为非牛顿流体,u+du,AB层的速度为u，CD层的速度为u+du，两层间垂直距离为dy，经dt时间后A、B、C、D各点分别运动至A1、B1、C1、D1点，可见：,与流体种类、温度有关，称为粘度。，取正号，取负号。,2、粘度,动力粘度国际单位：Ns/m2，Pa s，mPa s；物理单位：达因 秒/厘米2=泊（P）厘泊(cP）1P=0.1 Pa s 1泊100厘泊 1厘泊1 mPa s,运动粘度：国际单位：米2/秒(m2/s)物理单位：厘米2/秒=斯（St）=沱 1沱100厘沱 1斯=100
5、厘斯（cSt）,3、温度对粘度的影响,液体：温度升高，粘度降低；气体：温度升高，粘度升高。实际流体都有粘性，理想流体忽略其粘性,五、表面张力,定义：在液体和气体接触的自由表面，由于气体分子的内聚力与液体分子有显著差别，使自由表面上的液体分子有向液体内部收缩的倾向，这时沿自由表面有拉紧作用的力，单位长度上的这种拉力定义为表面张力。注意单位（N/m)。,不同液体的毛细现象不同,垂 直 方 向：上升液柱重力：,第三节 作用在流体上的力,流体质点无论处于运动或平衡状态，都受到各种力，按流体的概念及物理性质可分析作用在流体上的力，按力的表现形式分为质量力和表面力。,一、质量力,作用在流体的每一质点上，与
6、作用的流体质量成正比。包括：1、重 力：GMg2、惯性力：IM a3、离心惯性力：,以上三种力都与流体质量M成正比，都作用在质量中心上，称为质量力。总的质量力以F表示；单位质量力：fF/M；F在各坐标轴上分力为Fx、Fy、Fz；单位质量力在各坐标上分力X、Y、ZX=Fx/M，YFy/M，ZFz/M,二、表面力,作用在流体表面，与受作用的流体表面积成正比。包括：外力：作用在流体外表面；内力：作用在流体内部任一表面的力。压力：垂直于作用面；切力：平行于作用面。,从以上分析看，流体受质量力和表面力两类力作用，在一般运动中，这些力都存在。但在一些特例中，可能存在其中的几个。所以正确分析作用在流体上的力，是研究流体平衡和运动的基础。,作业,1-1，1-2，1-3，1-6，1-9,
