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欢 迎 使 用 《工程流体力学》 多媒体授课系统 2.1 流体的概念及连续介质假设 II 同样分子间距上的分子相互作用力： 气体液体固体 气体分子的运动具有较大的自由程和随机性，液体 次之，而固体分子只能绕自身的位置作微小的振动 III 固体、液体和气体宏观的表象差异 固体有一定的体积也有一定的形状； 液体有一定的体积而无一定的形状； 气体既无一定的体积也无一定的形状。 IV 固体、液体和气体力学性能比较： 固体可以承受拉力、压力和切应力； 液体却只能承受压力，几乎不能承受拉力，在 极小的切应力作用下就会出现连续的变形流动，它 只呈现对变形运动的阻力，不能自行消除变形。这 一特性称为流体的易流动性。 这是流体区别于固体的根本标志。 气体与液体性能相近，主要差别是 可压缩性的大小。气体在外力作用下表 现出很大的可压缩性，而液体则不然。 在通常的温度下水所承受的压强由 0.1MPa增加到10MPa时，其体积仅减少 原来的0.5%，而气体的体积与压强按波 义尔?马略特定律成反比关系。可见气体 的可压缩性比液体的大很多。 流体的密度和重度有以下的关系： γ = ρ g 或 ρ = γ/ g (2-3) 式中 g——重力加速度，通常取g = 9.81m/s2。 密度的倒数称为比体积，以υ表示 υ = 1/ ρ = V/m (2-4) 它表示单位质量流体所占有的体积。 对于非均质流体，因质量非均匀分布，各点密度不同。取包围空间某点A在内的微元体积ΔV,设其所包含的流体质量为Δm, 重量为ΔG, 则当ΔV →0时,A点的密度、重度和比体积分别为 (2-5) (2-6) (2-7) 流体的相对密度是指流体的重度与标准大气压下4℃纯水的重度的比值，用d表示。 d = γ流 /γ水 = ρ流 /ρ水 (2-8) 很明显，比重是一个无量纲的纯数。 几种常见物质在标准大气压下的物理性质见表2-1。 2.3 流体的热膨胀性和可压缩性 一、热膨胀性 在一定压强下，流体体积随温度升高而增大的性质称为流体的热膨胀性。热膨胀性的大小用体积膨胀系数α表示，它的物理意义是单位温度变化所引起的体积的相对变化率，即 (2-9) 式中 α——体积膨胀系数（1/K） V——流体的体积（m3） ΔV ——流体体积的增加量（m3） ΔT——温度的增加量（K） 液体的热膨胀性很小，一般可忽略不计。气体的热膨胀性相对很大，一般不可忽略，当气体压强不变时，温度每升高1K，体积便增大到273K时体积的1/273。因此，气体的热膨胀系数=1/273（1/K） 二、压缩性 在一定温度下，流体体积随压强升高而减少的性质称 为流体的压缩性。压缩性的大小用体积压缩率κ表示，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，即 (2-10) 式中 κ——体积压缩性系数 (Pa-1) V——流体的体积 (m3) ΔV——流体体积的变化量 (m3) Δp——流体压强的变化量 (Pa) 由于压强增大，体积缩小， Δp与ΔV变化趋势相反， 为保证κ为正值，上式右边加一负号。并且从κ的表达式 可以看出，当压强变化相同时，体积变化率越大， κ也 就越大，即流体越容易被压缩，而κ小的流体不易被压 缩。因此， κ值标志着可压缩性的大小。 压缩率κ的倒数，称为体积模量，以K表示。 气体状态方程： 气体的情况比液体的复杂得多，一般需要同时考虑压强和温度对气体密度的影响，才能确定或K值。 等温过