1流体的物理性质及流体静力学.doc

教 案 (2008/2009学年第2学期） 课程名称 热工理论 课程编号 1111000102 课程性质 学科基础 教学时数 92学时 教学对象 机械大类 授课教师 六人合上 职 称 邵阳学院机械与能源工程系 工程流体力学部分 §1 流体的物理性质及流体静力学 教研室：热能与动力工程 　　　　　　　　　　 教师姓名： 周东一 课程名称 热工理论 授课专业及班次 07级 机械类 授课内容 流体定义及连续介质假定、流体的物理性质、作用在流体上的力、流体静压强、静止流体作用在壁面上的力 讲授 8学时 目的要求 掌握连续介质模型的概念及流体的粘性和可压缩性 ，质量力和表面力的概念、静压力的性质、静力学平衡方程和静压力的分布规律的基本知识，熟练掌握应用静力学基本知识解决实际问题方法。 重点与难点 重点：连续介质假定、作用在流体上的力、静力学基本方程式 。 难点：作用于平面和曲面上的力 。 讲授内容及 时间分配 流体定义及连续介质假定、流体的物理性质（2学时）；作用在流体上的力（2学时）；流体静压强（2学时）；静止流体作用在壁面上的力（2学时）。 教 具 课堂讲授 参考资料 《流体力学 》（张也影） 、《工程流体力学》（ 盛敬超）、 《工程流体力学》（严敬）、 《工程流体力学》（陈卓如） §1.1 流体定义及连续介质假定 一、流体的概念 自然界的物质有三态：固体、 液体、气体 从外观上看，液体和气体很不相同，但是从某些性能方面来看，却很相似。流体与固体相比，分子排列松散，分子引力较小，运动较强烈，无一定形状，易流动，只能抗压，不能抗拉和切。 流体：是一种受任何微小剪切力都能连续变形的物质。它是气体和液体的通称。 二、流体的特点 液体 气体 微观 分子排列紧密 分子排列松散 流动性 易流动，只受压力，不受拉力和切力，没有固定形状，受到微小的剪切力就产生变形或流动 有固定的体积 没有固定的体积 压缩性 不易压缩 易压缩 粘性 why？ 粘性大，随温度增加粘性下降 →分子间的吸引力（内聚力） 粘性小，随温度增加粘性上升 →分子间的碰撞、动量交换 温度对粘性的影响：产生粘性的主要因素不同 （1）气体：T升高 ，μ变大 分子间动量交换为主 （2）液体：T升高 ，μ变小 内聚力为主 三、连续介质假设——连续性说明（稠密性假设） 1、假设的内容：1753年欧拉（数学家） 从微观上讲，流体由分子组成，分子间有间隙，是不连续的，但流体力学是研究流体的宏观机械运动，通常不考虑流体分子的存在，而是把真实流体看成由无数连续分布的流体微团（或流体质点）所组成的连续介质，流体质点紧密接触，彼此间无任何间隙。这就是连续介质假设。 流体微团（或流体质点）：基本单位 宏观上足够小（无穷小），以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点； 微观上足够大（无穷大），它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质。 2、引入意义：第一个根本性的假设 将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可作为时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学中的问题。 3、假设的局限性： 对稀薄气体，不能适用，必须考虑为不连续流体。 流体在各种不同水力现象中的表现，取决于: 内因：流体本身的物理性质——第二、三节;外因：作用在流体上的力——第四节 §1.2 流体的密度和粘性 一、密度和重度 1、密度：单位体积流体的质量，ρ（density ） 均质： 　　　　　　　　　　　　非均质： M——流体质量（kg） V——流体体积（m3） 单位：千克/米3 （kg/m3） 水的密度：1000kg/m3＝1g/cm3 2、重度：单位体积流体的重量，γ（specific weight） 均质： 　　　　　　　　　　　　非均质： 单位：牛顿/米3 （N/m3） 3、密度与重度的关系 牛顿第二定律：→ → g＝9.8m/s2 水的重度：9800N/m3 4 、相对密度（比重）:δ或d（specific gravity） （1）液体的相对密度：液体的重量与同体积4