工程流体力学第一章课件.pptVIP

水和其它液体可视为不可压缩流体，即ρ=常数 特例：水击、热水采暖需考虑水的压缩性和膨胀性 当气体流速不是很大时，也可视为不可压缩流体 §1.3.3流体的压缩性及膨胀性 可压缩流体和不可压缩流体 若液体被看做是可压缩流体时，符合气体状态方程 R——气体常数 标准状态的空气 R＝287 m 2 / s 2·K §1.4 流体的粘性 首先表现在相邻两层流体作相对运动时有内摩擦作用。流体内摩擦的概念最早由牛顿（I.Newton,1687）提出。 流体的粘性 牛顿内摩擦假设在过了近一百年后，由库仑（C.A.Coulomb,1784）用实验得到证实。 库仑把一块薄圆板用细金属丝平吊在液体中，将圆板绕中心转过一角度后放开，靠金属丝的扭转作用，圆板开始往返摆动，由于液体的粘性作用，圆板摆动幅度逐渐衰减，直至静止。库仑分别测量了普通板、涂蜡板和细砂板三种圆板的衰减时间。 三种圆板衰减时间均相等。库仑得出结论: 衰减的原因，不是圆板与液体之间的相互摩擦 ，而是液体内部的摩擦 。 §1.4 流体的粘性 粘性内摩擦力或粘性阻力产生的原因，必须从分子的微观运动来加以说明。 流体内摩擦是两层流体间分子内聚力和分子动量交换的宏观表现。 当两层液体作相对运动时，紧靠的两层液体分子的平均距离加大，产生吸引力，这就是分子内聚力。 气体分子的随机运动范围大，流层之间的分子交换频繁。 相邻两流层之间的分子动量交换表现为力的作用，称为表观切应力。气体内摩擦力即以表观切应力为主。 ① 分子间的吸引力 ② 分子运动引起流体层间的动量交换 液体以此为主 气体以此为主 随着温度升高，液体的粘性系数下降；气体的粘性系数上升。 今后在谈及粘性系数时一定指明当时的温度。 运动粘性系数 具有运动学量纲。 注意 形成牛顿 内摩擦力 物理机理 粘性是流体抵抗变形的能力，是流体的固有属性， 是运动流体产生机械能损失的根源 流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力 （内力/粘性力）以反抗相对运动的性质 牛顿内摩擦定律 §1.4 流体的粘性 当流体作层状流动时 牛顿发现 : §1.4 流体的粘性 在运用牛顿内摩擦定律公式时应注意: 此式不仅适用于液体，也适用于气体。 此式表明，流体内有相对运动时，流体内就会产生内摩擦力来抗拒此相对运动。 切应力τ的大小与流体的粘性以及沿运动垂直方向上的速度梯度du/dy成正比。 表征量粘度 反应粘性大小的一个物理量，与流体种类有关，有三种表示方法： （1）动力粘度（绝对粘度、流体粘度） μ 来自于牛顿内摩擦定律，含有动力学因素 物理意义：表示单位速度梯度时，内摩擦切应力的大小。 量纲分析： §1.4 流体的粘性 单位换算： 在SI制中 N·s/m2 或 Pa·s （帕秒） 在CGS中 dyn·s/cm2 (泊，P） 在实际应用和计算中经常用泊的百分之一作为度量单位，称为厘泊（cP）。 §1.4 流体的粘性 1P=1g/s.cm=100cP=0.1kg/s.m =0.1 Pa·s =0.102kgf.s/m2 （2）运动粘度 ν 无明确物理意义，只是为使理论分析和工程计算简便而引入。 量纲分析： §1.4 流体的粘性 单位换算： 在SI制中 m2/s （米方每秒） 在CGS中 cm2/s (斯，St） 在实际应用和计算中经常用斯的百分之一作为度量单位，称为厘斯（cSt）。 1m2/s = 104 cm2/s = 104 St=106cSt 工程实际中，我国现行的机油牌号指机械油在40℃时运动粘度的平均值（以厘斯计）。 §1.4 流体的粘性 （3）相对粘度（条件粘度） 主要为测量方便而引入，各种粘度换算关系可以在相关手册中查找，根据测量条件主要不同分为： 赛氏粘度 美国 SSU 雷氏粘度 英国 R 恩氏粘度 中国、德国和前苏联 °E §1.4 流体的粘性