[工学]清华大学水力学课件.ppt

第二章 流体的物理性质 谢谢大家! 粘性系数 粘性系数 剪应力 剪应变率 剪应变率 = 粘性系数 m 的单位: N ? s / m2 粘性系数随温度的变化规律 理 想 流 体 牛顿流体与非牛顿流体 运动粘性系数 n 的单位: m2 / s 2.1 流体的基本特征 2.2 连续介质假设 2.3 密度和可压缩性 2.4 粘性 2.5 表面张力特性 2.6 相变性 2.7 流体作用力的类型 * * 2.1 流体的基本特征 2.2 连续介质假设 2.3 密度和可压缩性 2.4 粘性 2.5 表面张力特性 2.6 相变性 2.7 流体作用力的类型 2.1 流体的基本特征 2.2 连续介质假设 2.3 密度和可压缩性 2.4 粘性 2.5 表面张力特性 2.6 相变性 2.7 流体作用力的类型 力产生运动 力产生变形 正应力 剪应力 正应变 剪应变 应力和应变之间的关系称为材料的本构关系 固 体 流 体 刚体 变形体 流体的定义 流体指的是只要存在剪应力作用即产生连续变形的物质。 流体指的是在静止状态下不能承受剪应力作用的物质。 流 动 流 体 液 体 (水) 气 体 (空 气) 流 体 的 类 型 液 体 和 气 体 的 区 别 液体有确定的体积;气体没有 液体可以有自由表面;气体没有 2.1 流体的基本特征 2.2 连续介质假设 2.3 密度和可压缩性 2.4 粘性 2.5 表面张力特性 2.6 相变性 2.7 流体作用力的类型 流体在微观上是由分子和原子组成的，在空间上是不连续的，但很多情况下，流体在宏观上可视为连续体。 宏观物理量： 密度： 速度： 宏观物理量 质点体积 微观效应 宏观不均匀性 质 点 体 积 的 概 念 在定义宏观物理量（统计平均意义上的物理量）时，存在一个最小的空间体积，其中包含数量足够多的分子，以至于统计平均意义上的物理量与进行统计的空间体积大小无关。这个最小的空间体积就是质点体积。 在温度为0 ?C和一个标准大气压作用的条件下，体积为1 mm3的空气内含有 2.7?1016 个分子。 通常情况下质点体积是一个很小的体积 质 点 体 积 的 尺 度 在流体中的任意一点处，都存在一个质点体积尺度的邻域，我们可以将这个邻域上物理量的统计平均值定义为物理量在这一点处的宏观值。因此，描述流体宏观属性的物理量在空间上是连续的。为了方便起见，我们也可以把流体本身看成是一种在空间上连续的介质。 流体连续介质假设的实质 流体中和质点体积尺度相当的一团流体通常称为流体质点。把流体看作连续介质时，流体质点对应于连续介质空间中按照某种规律运动的点。 流 体 质 点 的 概 念 连续介质假设只有在流体微观结构的尺度远小于所研究的宏观问题的尺度时才能成立。 连续介质假设的局限性 2.1 流体的基本特征 2.2 连续介质假设 2.3 密度和可压缩性 2.4 粘性 2.5 表面张力特性 2.6 相变性 2.7 流体作用力的类型 流体密度的定义 单位: kg / m3 流体的可压缩性 体积弹性模量： V V-ΔV p p+Δp 体积压缩系数： 水的体积弹性模量： 不可压缩流体 或 2.1 流体的基本特征 2.2 连续介质假设 2.3 密度和可压缩性 2.4 粘性 2.5 表面张力特性 2.6 相变性 2.7 流体作用力的类型 粘性：流体抵抗剪切变形的能力 试验结果： 两平板间的流动是平行流动 固定平板附近的流体处于静止状态 运动平板附近的流体随平板运动 流体的水平流速在 y 方向上呈线性分布