第2章节流体和其物理性质.ppt

第二章 流体及其物理性质 第三节 作用在流体上的力 表面力 质量力 表面力 外界对所研究流体表面的作用力，作用在外表面。 表面张力 促使液体表面收缩的力叫做表面张力 ； 方向和液面相切 ； 表面张力是分子力的一种表现 ； 　　　第七节详细介绍 质量力（体积力） 作用在所研究的流体质量中心，与质量成正比。 第四节 流体的密度 第四节 流体的密度 二、流体的相对密度 第四节 流体的密度 第五节　流体的压缩性和膨胀性 压强增高，体积缩小 温度升高，体积膨胀 第五节　流体的压缩性和膨胀性 体积模量Ｋ，工程上用 第五节　流体的压缩性和膨胀性 可压缩流体和不可压缩流体 第六节　流体的黏性 流体的黏性：流体微团间发生相对滑移时产生切向阻力的性质。牛顿在《自然哲学的数学原理》(1687)中指出。 黏性形成流体的内摩擦，使流体黏附于它所接触的固体表面。 第六节　流体的黏性 第六节　流体的黏性 温度对流体黏度的影响： 第六节　流体的黏性 流体黏度的测量 管流方法，测量管道上的压降 落球方法，测量小球沉降速度 旋转方法，测量旋转力矩 卸流法，测量液体卸流时间 第六节　流体的黏性 牛顿流体和非牛顿流体 第七节　液体的表面性质 表面张力 第七节　液体的表面性质 毛细现象 毛细现象 * * 单位面积的表面力 法向力 切向力 法向应力 切向应力 应力 单位为Pa x y z 小实验：准备一杯水，把水加到杯子的边缘处,目视水至杯口齐平处，往里加硬币 。 肥皂泡 惯性力，加速度为a， 单位质量力 重力 z x y 重力场作用下的质量力（如图） 一、流体的密度 　　表征在空间某点质量的密集程度。 单位：kg/m3 对于均匀流体 定义建立在连续性假设的基础上 流体的密度 ４℃水的密度 三、流体的比体积 单位m３／kg 四、混合气体的密度 为混合气体各组分气体的密度 为混合气体各组分气体所占的体积百分数 流体压缩性 流体膨胀性 压缩系数κ：单位压强所引起的体积变化率，单位为m２／Ｎ 流体相应体积变化率 压强增量 Κ大，易压缩 Κ小，难压缩 单位为Ｐa Ｋ大，压缩性小，Ｋ小，压缩性大 体胀系数αｖ：单位温升所引起的体积变化率，单位为１／Ｋ，１／℃ 温度的增量 体积变化率 同时考虑温度和压强对气体体积的影响，采用完全气体状态方程。 　流体的压缩性是流体的基本属性。 　任何流体都是可压缩的，只是可压缩的程序不同。 　气体的压缩性比液体大。 　工程中要视具体情况而定。 　 流体粘性形成原因: (1)两层液体之间的粘性力主要由分子吸引力力形成 (2)两层气体之间的粘性力主要由分子动量交换形成 Y X v 0 dy F vx h F’ 黏性流体内摩擦实验示意图 摩擦阻力 动力黏度，单位Pa.s 与流体种类、温度和压强有关的一个比例系数。 v/h垂直于流速方向上单位长度的速度增量 切向应力： 牛顿内摩擦定律（黏性定律）： 作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比，比例系数为动力黏度 运动黏度 f g e h vx vx+δvx x δy y δФ δvx δt δy e’ h’ f’ g’ 液体黏度随温度升高而减小 原因：分子间距增加，分子间吸引力减小。 气体黏度随温度升高而增加 原因：分子混乱运动加剧，加速了动量交换。 压强对流体黏性几乎没有影响 恩各勒黏度计 测量结果为恩氏度 ２００cm3待测液体流出时间 ２００cm3，２０℃蒸馏水流出时间 符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体 不符合牛顿内摩擦定律的流体称为非牛顿流体 η为表观黏度，n为指数，k为常数 黏性流体和理想流体 不具有黏性的流体成为理想流体 影响球半径r＝１０－８——１０－６cm 分子距离自由液面的距离小于影响球，分子受到向下的吸引力。 表面层：厚度小于影响球半径液面下的薄层。 表面张力：当自由表面收缩时，在收缩方向必定有力做负功，即作用力的方向与收缩方向相反，这种力为拉力，使自由表面处于拉伸状态，单位长度的拉力为表面张力。σ 液体分子间的吸引力称为内聚力 液体分子和固体分子间的吸引力称为附着力 内聚力小于附着力：液体湿润固体壁面 内聚力大于附着力：液体不湿润固体壁面 如：水银在玻璃球上和水在玻璃球上性质不同图２－１１ *