第一章流体力学绪论.ppt

当剪切力停止作用后，固体变形能恢复或部分恢复，流体则不作任何恢复。 第三节 流体的定义及特征 固体内的切应力由剪切变形量(位移)决定，而流体内 的切应力与变形量无关，由变形速度(切变率)决定。 任意改变均质流体微元排列次序，不影响它的宏观物理性质；任意改变固体微元的排列无疑将它彻底破坏。 第三节 流体的定义及特征 固体表面之间的摩擦是滑动摩擦，摩擦力与固体表面状况有关；流体与固体表面可实现分子量级的接触，达到表面不滑移。 第四节 流体连续介质模型 连续介质模型将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，这就是1755年欧拉提出的“连续介质模型”。 在连续性假设之下，表征流体状态的宏观物理量如速度、压强、密度、温度等在空间和时间上都是连续分布的，都可以作为空间和时间的连续函数。 流体质点：包含有足够多流体分子的微团，在宏观上流体 微团的尺 度和流动所涉及的物体的特征长度相比充分的小，小到在数学上可以作为一个点来处理。而在微观上，微团的尺度和分子的平均自由行程相比又要足够大。 第五节 流体的密度 相对密度 比容 密度 ： ( ) 均质流体 比容 密度的倒数 相对密度 式中 ──流体的密度（kg/m ）； ──4℃时水的密度（kg/m ）。 密度单位体内流体所具有的质量表征流体在空间的密集程度。 第六节 流体的压缩性和膨胀性 流体的压缩性 在一定的温度下，单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系数，其值越大，流体越容易压缩，反之，不容易压缩。 定义式： 体积弹性模量 其值越大，流体越不容易压缩，反之，就容易压缩。 一定温度下水的体积弹性模量示于教材表1－3 第六节 流体的压缩性和膨胀性 流体的膨胀性 当压强一定时，流体温度变化体积改变的性质称为流体的膨胀性，膨胀性的大小用温度膨胀系数来表示。 膨胀性系数 式中 或 为温度增量； 为相应的体积变化率。由于温度升高体积膨胀，故二者同号。 的单位为1/K或1/℃。 水在不同温度下的膨胀系数如表1－4所示。 可压缩流体和不可压缩流体 气体和液体都是可压缩的，通常将气体时为可压缩流体，液体视为不可压缩流体。 水下爆炸：水也要时为可压缩流体；当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体。 流体的粘性：流体流动时产生内摩擦力的性质程为流体的黏性。流体内摩擦的概念最早由牛顿（I.Newton,1687，）提出。由库仑（C．A．Coulomb,1784，）用实验得到证实。 第七节 流体的粘性 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、涂腊板和细沙板，三种圆板的衰减时间。 三种圆板的衰减时间均相等。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 。 牛顿内摩擦定律 牛顿在《自然哲学的数学原理》中假设：“流体两部分由于缺乏润滑而引起的阻力速度梯度成正比”。 上式称为牛顿粘性定律，它表明： ⑴粘性切应力与速度梯度成正比； ⑵粘性切应力与角变形速率成正比； ⑶比例系数称动力粘度，简称粘度。 牛顿粘性定律已获 得大量实验证实。 与固体的虎克定律作对比： 粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定,而 不是由速度决定 . 粘性切应力由流体元的角变形速率决定，而不是由变形量决定. 牛顿粘性定律指出： 流体粘性只能影响流动的快慢，却不能停止流动。 牛顿内摩擦定律 粘 度 μ的全称为动力粘度,根据牛顿粘性定律可得. 粘度的单位在SI制中是帕秒（Pa·s), 工程中常常用到运动粘度用下式表示 单位:(m2/s) 一般仅随温度变化，液体温度升高粘度减小，气体温度升高粘度增大。 流体粘性成因 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，两层液体分子的平均距离加大，吸引力随之减少，这就是分子内聚力。 流体粘性的成因 气体分子的随机运动范围大，流层之间的分子交换频繁。 两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。 一般认为：液体粘性主要取决于分子间的