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基础篇 第一章 流体力学基本知识 流体的基本性质 第一节 流体的主要物理性质 一、流体的惯性、密度和容重 1．惯性 （1）定义：反抗改变其原有运动状态的特性。 or：保持其原有运动状态的特性。 （2）质量越大，惯性越大。 2．密度 （1）定义：单位体积的质量。 （2）公式： 其中ΔM——微小体积ΔV的流体质量； ΔV——包含该点在内的流体体积。 3．容重 （1）定义：单位体积的重量。 （2）公式： 三、流体的主要物理性质 1、密度及比容： 物体单位容积所具有的质量称为密度；而密度的倒数即单位质量的容积称为比容 2、容重或重度 物体单位容积的重量 流体的密度和重度随其温度和所受压力的变化而变化。也就是说同一流体的密度和重度在不同状态下不是一个固定值。但在实际工程中，液体的密度和重度随温度和压力的变化而变化的数值不大，可视为一固定值；而气体的密度和重度随温度和压力的变化而变化的数值较大，设计计算中通常不能视为一固定值。 常用流体的密度和重度如下：　　 水在标准大气压，温度为4℃时密度和重度分别为1000kg/m3,9.8kN/m3 3、流体的压缩性及膨胀性 1）压缩性： 流体的容积与压强的变化成反比的性质 T不变时，P增大，V随之减小的性质。 2）膨胀性： 容积与温度变化成比例的性质 P不变，T升高时，V增大的性质。 液体的压缩性及膨胀性很小、在很多工程技术常忽略不计，对工程计算误差影响甚小。 但在热水工程中为了保证运行安全，还是应考虑其膨胀性，如在热水工程中设膨胀水箱、安全阀等。 液体的压缩性和膨胀性均很小，气体则较明显，但通常均视流体为不可压缩、连续的理想流体。（连续介质、无粘性流体、不可压缩流体） 气体具有显著的压缩性和膨脓性，其容重、压强和热力学温度三者的关系如下 式： 4、易流性 流体的形状随容器形状的不同而改变，这是由于流体不能承受剪力所形成的，这种性质称为易流性。 液体在重力作用下．由高处向低处流，易流性是改变液体运动状态的主要因素。 5、粘滞性 流体在运动中，由于分子间的动量交换和分子间的作用力会引起内摩擦阻力，使流体具有抵抗相对变形(运动)的性质称为流体的粘滞性。流体之间层与层流动时将产生摩擦力以反抗本身的相对运动。 粘滞性的大小随流体的种类及所处的外界条件而不同。例如流体中的水与重油，温度的高低都影响其粘滞性的变化。 流体沿管道直径方向分成很多流层，各层的流速不同。管轴心的流速最大，向着管壁的方向逐渐减小，直至管壁处的流速最小，几乎为零，流速按某种曲线规律连续变化。流速之所以有此分布规律，正是由于相邻两流层的接触面上产生了阻碍流体层相对运动的内摩擦力，或称粘滞力，这是流体的粘滞性显示出来的结果。 　　 流体在运动过程中，必须克服内摩擦阻力，因而要不断消耗运动流体所具有的能量，所以流体的粘滞性对流体的运动有很大的影响。在水力计算中，必须考虑粘滞力的重要影响。对于静止流体，由于各流体层间没有相对运动，粘滞性不显示。　　 流体粘滞性的大小，通常用动力粘滞性系数u和运动粘滞性系数”来反映，它们是与流体种类有关的系数。粘滞性大的流体，u和v的值也大，它们之间存在一定的比例关系。同时，流体的粘滞性还与流体的温度和所受压力有关，受温度影响大，受压力影响小。 1．粘滞系数：动力粘滞系数μ（Pa.s），运动粘滞系数 ν（m2/s）。不同流体μ、ν不同，温度较压力对其影响更大。 2．温度与粘滞性 粘滞性是分子之间的吸引力与分子不规则热运动引起的动量交换的结果。温度升高，分子之间的吸引力降低，动量增大；反之，温度降低，分子之间的吸引力增大，动量减小。对液体，分子之间的吸引力是决定性因素，所以液体的粘滞性随温度升高而减小；对于气体，分子之间的热运动产生动量交换是决定性因素，所以，气体的粘滞性随温度升高而增大。 第二节 流体静力学 一、流体静力学概念 研究流体静止或平衡时的力学规律及其工程应用的科学。 由于静止流体无相对速度，不呈现粘滞性，不存在切力，也不能承受拉力，故其所受的力只能是压力。  二、压强 在静水中，取一微小面积Δw,其上作用静水压力ΔP，则面积上的平均压强 三、静止流体压强的两个特性： (1)静止压强的方向 必然沿着作用面的内法线方向，即垂直指向作用面。这是因为静止流体内的应力只能是压应力； (2)流体中任一点静水压强的大小 与作用的方向无关。换言之，一点上各个方向的压强均相等。这是因为静止流体中某一点受四面八方的压应力而达到平衡。 四、流体静力学基本方程 它表示静止液体中，压强随深度按直线变化的规律。任一点的压强由p0和?ｈ两部分组成。压强的大小与容器的形状无关。 .深度相