流体力学 泵与风机1流体的物理性质.ppt

* 表1.4中，列举了标准大气压（760mmHg）下，空气在不同温度时的容重及密度。 温度 （℃） 容重 （N/m3） 密度 （kg/m3） 温度 （℃） 容重 （N/m3） 密度 （kg/m3） 温度 （℃） 容重 （N/m3） 密度 （kg/m3） 0 12.70 1.293 25 11.62 1.185 60 10.40 1.060 5 12.47 1.270 30 11.43 1.165 70 10.10 1.029 10 12.24 1.248 35 11.23 1.146 80 9.81 1.000 15 12.02 1.226 40 11.05 1.128 90 9.55 0.973 20 11.80 1.205 50 10.72 1.093 100 9.30 0.947 表1.4 标准大气压下空气的容重及密度 1.2 流体的压缩性和热胀性 * 【例题1.3】 已知压强为98.07kN /m2，0℃时锅炉烟气容重为13.13 N /m3，求排烟温度为200℃时烟气的容重和密度。 【解】 据题意，锅炉烟气升温过程为等压过程 由式（1.9）可求出排烟容重和密度 kg /m3 kg /m3 所以 因为 1.2 流体的压缩性和热胀性 * 由此可见，当温度变化较大时，气体的容重和密度有较大变化。 对温度不变的等温情况，则T1=T2，状态方程为： 式（1.10）表明，气体的密度与压强成正比关系。即压强增加，体积缩小，密度增大。根据这个关系，如果使气体密度增大一倍，则需使压强也增大一倍。但是，气体密度存在一个极限值，当压强增加到使气体密度增大到这个极限值时，若再增大压强，气体的密度也不会再增加，这时，式（1.10）不再适用。对应极限密度下的压强为极限压强。 N /m3 （式1.10） 1.2 流体的压缩性和热胀性 * 1.3 流体的黏性 黏性是流体固有的，是有别于固体的主要物理性质。当流体相对于物体运动时，流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力（切向力或剪切力）以反抗相对运动，从而产生了摩擦阻力。这种在流体内部产生内摩擦力以阻抗流体运动的性质称为流体的粘滞性，简称黏性。 1.3 流体的黏性 图1.1 平板间速度分布 * 为了说明流体的粘滞性，现分析两块忽略边缘影响的无限大平板间的流体。如图1.1所示，平板间距离为δ，中间充满了流体，下平板静止，上平板在力F的作用下以速度u做平行移动，平板面积为A。在平板壁面上，流体质点因黏性作用而粘附在壁面上，壁面处流体质点相对于壁面的速度为0，称为黏性流体的不滑移边界条件。因此，上平板处流体质点的速度为u，下平板处流体质点的速度为 0，两平板间流体质点速度的变化称为速度分布。如果平板间距离不是很大，速度不是很高，而且没有流体流入和流出，则平板间的速度分布是线性的。 1.3 流体的黏性 * 对于大多数流体，实验结果表明：平板拉力F与平板面积A，平板平移速度u成正比，与平板间距离δ成反比，即 根据相似三角形，可以用速度梯度du/dy代替u/δ，并引入与流体性质有关的比例系数μ，可以得到任意两个薄平板间的切向应力为： （式1.11） 1.3 流体的黏性 * 式（1.11）称为牛顿内摩擦定律，是常用的粘滞力的计算公式。式中，μ称为流体动力黏性系数，一般又称为动力粘度，其单位为N·s/m2或Pa·s。不同的流体有不同的μ值，μ值愈大，表明其黏性愈强。 项，是流体在垂直其流速方向上的速度梯度，实际上是流体微团的角变形速率，表明粘滞性也具有抵抗角变形速率的能力。 工程中还经常用到动力粘度与密度的比值来表示流体的黏性，其单位是m2/s，具有运动学的量纲，故称为运动粘滞系数，以符号ν表示。即： （式1.12） 1.3 流体的黏性 * 实际使用中或都是反映流体粘滞性的参数。μ或ν值愈大，表明流体的粘滞性愈强。但两个粘滞系数也是有差别的，主要表现在：工程中遇到的大多数流体的动力黏性系数与压力变化无关，只是在较高的压力下，其值略高一些。但是气体的运动粘度随压力显著变化，因为其密度随压力变化。因此，如果要确定非标准状态下的运动粘度可先查得与压力无关的动力粘度，再通过计算得到运动粘度。气体的密度可以由状态方程得到。温度则是影响μ和ν的主要因素，图1.2反映了一般流体的黏性取决于温度的情况。当温度升高时，所有液体的黏性是下降的，而所有气体的黏性是上升的。 1.3 流体的黏性 * 原因是黏性取决于分子间的引力和分子间的动量交换。因此，随温度升高，分子间的引力减小而动量交换加剧。液体的粘滞力主要取决于分子间的引力，而气体的粘滞力则取决于分子间的动量交换。所以，液体与气体产生粘滞力的主