13流体的主要物理性质a液体.ppt

工程流体力学 主讲：王秀林 电话邮箱：wangxl@xust.edu.cn QQ第一章 绪论 §1.1 流体力学的研究对象、发展概况 和研究方法 §1.2 流体质点与连续介质的概念 §1.3 流体的主要物理性质 §1.1研究对象、发展概况和研究方法 本章主要阐述了流体力学的概念与发展简史；流体力学的概述与应用；流体力学的研究方法及流体的主要物理性质。流体的连续介质模型是流体力学的基础，在此假设的基础上引出了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概念。 §1.1研究对象、发展概况和研究方法 一、流体力学fluid mechanics 概念： 流体力学是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和流体机械运动规律及其实际应用的技术科学。 二、流体力学分类 流体静力学fluid statics ：研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系。 流体动力学fluid dynamics ：研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换 。 §1.1研究对象、发展概况和研究方法 力学 §1.1研究对象、发展概况和研究方法 流体力学在研究流体平衡和机械运动规律时，要应用物理学及理论力学中有关物理平衡及运动规律的原理，如力系平衡定理、动量定理、动能定理，等等。因为流体在平衡或运动状态下，也同样遵循这些普遍的原理。所以物理学和理论力学的知识是学习流体力学课程必要的基础。 §1.1研究对象、发展概况和研究 方法 三、固体、流体的区别(研究对象) 固体：既能承受压力，也能承受拉力与抵抗拉伸变形。 流体：只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸 变形。 四、液体、气体的区别 1 、气体易于压缩；而液体难于压缩。 2 、液体有一定的体积，存在一个自由液面；气体能充满任意形状的容器，无一定的体积，不存在自由液面 。 §1.1研究对象、发展概况和研究 方法 两者均具有易流动性，即在任何微小切应力作用下都会发生变形或流动，故二者统称为流体。 流体力学中研究得最多的流体是水和空气。 除水和空气以外，流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。 五、流体力学的应用 气象、水利的研究，船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行，可燃气体或炸药的爆炸，以及天体物理的若干问题。 §1.1研究对象、发展概况和研究 方法 20世纪初，世界上第一架飞机出现以后，飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。20世纪50年代开始的航天飞行，使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。 §1.1研究对象、发展概况和研究 方法 通常所说的空气动力学研究内容是飞机，导弹等飞行器在各种飞行条件下流场中气体的速度、压力和密度等参量的变化规律，飞行器所受的举力和阻力等空气动力及其变化规律，气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。 §1.1研究对象、发展概况和研究 方法 石油和天然气的开采，地下水的开发利用，要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动，这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治，化工中的浓缩、分离和多孔过滤，燃烧室的冷却等技术问题。沿海地区均有较严重的海水入侵，使地下水质恶化，氯离子含量增加，给这些地区的工农业生产和人民生活造成危害。 §1.1研究对象、发展概况和研究 方法 燃烧离不开气体，这是有化学反应和热能变化的流体力学问题，是物理-化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程，涉及气体动力学，从而形成了爆炸力学。 §1.1研究对象、发展概况和研究 方法 沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等，都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题，这类问题是多相流体力学研究的范围。 §1.1研究对象、发展概况和研究 方法 等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用