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流体力学基础 机电及自动化学院 材料成型及控制工程专业 学科基础课 2008年10月 主要内容 流体的定义和特性 流体的定义和特性 流体的性质 流体的性质 粘性和理想流体 粘性和理想流体 作用在流体上的力 作用在流体上的力 流体的定义及特征 流体的定义及特征 流体： 能够流动的物质叫流体 在任何微小的剪切力的作用下都能够发生连 续变形的物质称为流体。包括液体与气体。 固体与流体的区别 固体与流体的区别 固体：受剪切力持续作用 时，变形一般是微小的 (如金属) 或有限的(如塑 料) ；剪切力停止后，变 形能恢复或部分恢复；固 体内的切应力由剪切变形 量(位移) 决定；任意改变 固体微元的排列将它彻底 破坏。 固体与流体的区别 固体与流体的区别 流体：受剪切力持续作用 时，能产生很大的甚至无 限大( 只作用时间无限长) 的 变形；剪切力停止后，流 体则不作任何恢复；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。 流体连续介质模型 流体连续介质模型 连续介质模型：将流体作为一种假想的，由无限多流体质点 所组成的稠密而无间隙的连续介质，这些连续介质仍然具 有流体的一切基本力学性质。这就是1753年欧拉提出的 “连续介质模型”。 流体连续介质模型 流体连续介质模型 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。 物理上小体积 ΔV* 数学上：几何点 物理上小体积 数学上：几何点 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。 流体的密度 比容 相对密度 流体的密度 比容 相对密度 密度：单位体积内流体所具有的质量，表征流体在空间的 密集程度。 Δm 3 ( ) ρ lim kg m Δ →V 0 ΔV m 均质流体 ρ＝ V 比体积（比容）: 单位质量流体所具有的体积，密度的倒数 V 1 相对密度： v d ＝ρ ρ m ρ f w ρ 3 式中 ──流体的密度（kg/m ）； f ρw ──4 ℃时水的密度（kg/m3