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第一章 流体性质 课程简介 工程流体力学是力学中的一个分支，是研究流体的平衡和运动规律以及流体和固体之间相互作用的一门科学，是石油工程、油气储运工程、城市燃气输配工程等专业的一门专业技术基础课。在高等数学、大学物理、线性代数、工程力学等课程基础上开设，是后续水射流理论化工工艺、热工学、化工过程安全、化工安全设计、消防设计等专业课程的理论基础。通过对本课程的学习，使学生正确理解工程流体力学中若干重要的基本概念、基本原理，加深对水力现象本质的认识，学会流体的基本分析方法，熟练掌握流体力学的基本计算方法。通过流体力学实验，增强学生对流体的感性认识，掌握测量流体的基本技能，提高学生在石油天然气工业生产领域、科研实践中应用基本理论和解决实际问题的能力。 学习基础 高等数学、线性代数、材料力学、理论力学、矢量分析方面的知识。 学习方法 基本原则：抓基本知识点，适当提高，注意理论联系实际 （1）课前预习 （2）课中认真听讲 （3）课后复习，积极认真理解基本概念，把握所讲解例题和要求的作业题 本章导学 本章简单介绍流体力学的发展简况以及流体力学在生产生活中的地位和作用，主要介绍流体的概念，流体的主要物理性质。在讨论流体的平衡和运动的规律之前，学会分析流体的性质是流体力学课程学习的重要基础。 主要讲解内容 1、工程流体力学概述 2、流体的概念、连续介质模型 3、流体的密度、重度、压缩性、膨胀性 4、理想气体及状态方程 5、流体的粘性、牛顿内摩擦定律 6、表面张力 7、液体的蒸气压力 学习要求 【了解】 1、?流体在各种水力现象中的表现取决于内因——流体的主要物理性质以及外因——作用在流体上的力； 2、?工程流体力学的发展简况； 3、?流体力学在生产生活中的地位和作用。 学习要求 【掌握】 1、?流体的概念，连续介质模型及其引入的目的； 2、?流体的主要物理性质：密度、重度、相对密度、压缩性、膨胀性、粘性、表面张力等； 3、?流体的分类：理想流体与实际流体、可压缩流体与不可压缩流体、牛顿流体与非牛顿流体； 4、?牛顿内摩擦定律基本内容和公式。 学习要求 【重点】 1、?流体概念，并从流体力学角度比较液体与气体有何不同； 2、?基本物理性质（密度、重度、相对密度、压缩性、膨胀性、粘性、表面张力、蒸汽压力）； 3、?牛顿内摩擦定律。 学习要求 【难点】 ?牛顿内摩擦定律的应用。 1.0 绪论 内容提要： 工程流体力学属于力学的一个分支，是研究流体的平衡和运动的基本规律，以及流体与固体的相互作用的力学特点，用以分析解决工程设计和使用中的实际问题的一门科学。工程流体力学趋向于理论流体力学与水力学的互相结合，从实用角度对工程实际中涉及的问题建立相应的理论基础。 1.0 绪论 本节主要介绍以下内容： 1、流体力学的发展简况； 2、流体学在生产生活中的地位和作用。 3、流体力学学习内容及方法 1.0.1工程流体力学的发展简况 1、 第一阶段——经验阶段： 十七世纪前，主要是人们在与大自然斗争中的经验总结。例如，我国秦代李冰父子设计建造的四川都江堰工程，隋代大运河，水车，汉代张衡发明的水力浑天仪，古代铜壶滴漏计时等。 1.0.1工程流体力学的发展简况 2、 第二阶段——理论阶段： 十七世纪～十九世纪一些水力原理论著出现，标志着流体力学的发展进入了理论阶段。 1643年：托里拆利提出孔口泄流定理 1650年：巴斯加提出压强传递定律 1686年：牛顿提出液流内摩擦定理 1700年—1783年：D.Bernoulli定理 1717年—1783年：d’Alembert达朗贝尔——连续性方程 1707年—1783年：Euler理想流体运动方程 1785年—1863年：Navier粘性流体运动方程 1819年—1903年：Stokes也导出粘性流体运动方程 1820年—1872年：兰金（Rankine）发展了源汇理论 1821年—1894年：Helmholtz提出速度势，建立了旋涡运动和间断运动理论 1824年—1887年：客希霍夫继续研究间断运动及阻力 1842年—1912年：O.Reynolds提出了层流、紊流理论 1847年—1921年：茹可夫斯基研究机翼获得成功 1868年—1945年：兰彻斯特（Lanchester）研究了升力原因的环量概念 1875年—1953年：Prandtl在1904年提出边界层理论，从而使粘性流体和无粘性流体的概念协调起来 1.0.1工程流体力学的发展简况 3、 第三阶段 20世纪初至中叶，流体力学理论、实验全面展开，航空航天迅速发展，湍流，稳定性等。 1.0.1工程流体力学的发展简况 4、 第四阶段——多学科互相渗透。 工业流体力学，实验流体力学，地球流体力学，非牛顿流体