第一章流体力学基本分析.ppt

§1–1流体的主要物理性质 2、流体的重力密度 流体的密度是流体的重要属性之一，它表示流体具有重力特性的物理量，流体的重力密度定义为：对于均质流体，作用于单位体积流体的重力，用符号γ来表示。 （1-2） 式中： γ —流体的密度，kg/m3； G —流体的重力，kg； V—流体的体积，m3。 由公式（1-1）与（1-2）可得重力密度与密度的关系式如下: (1-3) 二 流体的压缩性和膨胀性 三流体的粘性 液体流动时，由于液体与固体壁面间的附着力及液体分子间内聚力的存在，将导致分子间产生相对运动，从而在液体中产生内摩擦力。液体流动时产生内摩擦力的这种性质称为粘性。表示粘性大小的物理量称为粘度。液体的粘度通常有动力粘度、运动粘度和相对粘度三种表示方法。 （1） 动力粘度：面积为1cm2，相距1cm的两层液体，其中一层以1cm/s的速度相对于另一层液体做相对运动，此时俩液体间产生的内摩擦力的大小即为动力粘度，用符号 表示，其法定计量单位是Pa·s(帕秒) 图（1）中的式子两边各除以A则得： 式中 —液层单位面积上的内摩擦力，N/m2； —速度阶梯，即液层间相对速度对液层距离的变化率； 动力粘度的物理意义是，单位速度梯度时，相邻液层间单位面积上内摩擦力的大小， （2）运动粘度：液体的动力粘度 与密度 的比值，用符号 表示，即： 式中 —运动粘度，m2/s； —动力粘度，Pa·s； —液体的密度，kg/m3 运动粘度没有明确的物理意义，只是在理论分析中常用 / 的比值项，因此引入 来代替，其计量单位是m2/s，其因具有运动学中的长度和时间要素，故成为运动粘度. 而由于m2/s单位太大，实际应用中常用mm2/s 动力粘度和运动粘度都包含流体流动时内摩擦力的比值，可以直接表示液体粘性大小，故统称为绝对粘度。 （3）相对粘度：又可成为条件粘度，它们都是用一定量的液体，在一定的条件下通过测量仪器的时间来间接的表示液体的粘性，常见的方法有恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏，，我国采用恩氏粘度， 测量方法：t℃的200mL液体装入底部有2.8mm小孔的容器，流完时所需的时间t1,同体积20℃的蒸馏水流完所需的时间t2，t1与t2的比值称为该温度下液体的恩氏粘度。 （4）粘性与温度的关系 如图： （5）粘性与压力的关系 如图： §1–2 流体静力学 流体静力学着重研究流体在外力作用下处于平衡状态的规律及其在工程实际中的应用。 这里所指的静止包括绝对静止和相对静止两种。以地球作为惯性参考坐标系，当流体相对于惯性坐标系静止时，称流体处于绝对静止状态；当流体相对于非惯性参考坐标系静止时，称流体处于相对静止状态。 流体处于静止或相对静止状态，两者都表现不出黏性作用，即切向应力都等于零。所以，流体静力学中所得的结论，无论对实际流体还是理想流体都是适用的。 一、流体静压力及其特征 作用在流体上的力可以分为两大类，表面力和质量力。 1、表面力 表面力是指作用在流体中所取某部分流体体积表面上的力，也就是该部分体积周围的流体或固体通过接触面作用在其上的力。表面力可分解成两个分力，即与流体表面垂直的法向力P和与流体表面相切的切向力T。在连续介质中，表面力不是一个集中的力，而是沿表面连续分布的。因此，在流体力学中用单位表面积上所作用的表面力(称为应力)来表示。应力可分为法向应力和切向应力两种。 如下图所示。 2、质量力 质量力是指作