第二章流体的主要物理性质.ppt

第一页，共二十一页，2022年，8月28日 2.1 流体的概念及 连续介质假设 2.2 流体的密度、重度、 比体积与相对密度 2.3 流体的热膨胀性 和可压缩性 2.4 流体的粘性 第二章 流体的主要物理性质 第二页，共二十一页，2022年，8月28日 2.1 流体的概念及连续介质假设 一、流体的概念 凡是没有固定的形状，易于流动的物质就叫流体。 二、物质的物理属性比较 在常温常压下，物质可以分为固体、液体和气体三种聚集状态。它们都具有下列物质的三个基本属性：（1）由大量分子组成， （2）分子不断地作随机热运动， （3）分子与分子之间有相互作用力。 I 从宏观上看同体积内所包含的分子数目： 气体液体固体 第三页，共二十一页，2022年，8月28日 II 同样分子间距上的分子相互作用力： 气体液体固体 气体分子的运动具有较大的自由程和随机性，液体 次之，而固体分子只能绕自身的位置作微小的振动 III 固体、液体和气体宏观的表象差异 固体有一定的体积也有一定的形状； 液体有一定的体积而无一定的形状； 气体既无一定的体积也无一定的形状。 IV 固体、液体和气体力学性能比较： 固体可以承受拉力、压力和切应力； 液体却只能承受压力，几乎不能承受拉力，在 极小的切应力作用下就会出现连续的变形流动，它 只呈现对变形运动的阻力，不能自行消除变形。这 一特性称为流体的易流动性。 第四页，共二十一页，2022年，8月28日 这是流体区别于固体的根本标志。 气体与液体性能相近，主要差别是 可压缩性的大小。气体在外力作用下表 现出很大的可压缩性，而液体则不然。 在通常的温度下水所承受的压强由 0.1MPa增加到10MPa时，其体积仅减少 原来的0.5%，而气体的体积与压强按波 义尔?马略特定律成反比关系。可见气体 的可压缩性比液体的大很多。 第五页，共二十一页，2022年，8月28日 三、连续介质假设 流体质点：包含有大量流体分子，并能保持其宏观力学性能的微小单元体。 连续介质的概念：在流体力学中，把流体质点作为最小的研究对象，从而把流体看成是由无数连续分布、彼此无间隙地占有整个流体空间的流体质点所组成的介质 连续介质模型的意义： （1）、流体质点在微观上是充分大的，而在宏观上 又是充分小的。流体质点在它所在的空间就是一个 空间点。当我们所研究的对象是比粒子结构尺度大 得多的流动现象时，就可以利用连续介质模型。 （2）、流体宏观物理量是空间点及时间的函数，这 样就可以顺利地运用连续函数和场论等数学工具研 究流体平衡和运动的问题，这就是连续介质假设的 重要意义。 第六页，共二十一页，2022年，8月28日 2.2 流体的密度、重度、比体积与相对密度 流体具有质量和重量，流体的密度、重度、比体积与相对密度是流体最基本的物理量。 单位体积的流体所具有的质量称为密度，以ρ表示。对于均质流体，各点密度相同，即 ρ = m /V (2-1) 式中 m——流体的质量(kg) V——质量为m的流体所占有的体积(m3) 单位体积的流体所受的重力称为重度，以γ表示。对于均质流体，各点所受到的重力相同，即有 γ = G /V (2-2) 式中 G——流体的所受的重力（N） V——重力为G的流体所占有的体积(m3) 第七页，共二十一页，2022年，8月28日 流体的密度和重度有以下的关系： γ = ρ g 或 ρ = γ/ g (2-3) 式中 g——重力加速度，通常取g = 9.81m/s2。 密度的倒数称为比体积，以υ表示 υ = 1/ ρ = V/m (2-4) 它表示单位质量流体所占有的体积。 对于非均质流体，因质量非均匀分布，各点密度不同。取包围空间某点A在内的微元体积ΔV,设其所包含的流体质量为Δm, 重量为ΔG, 则当ΔV →0时,A点的密度、重度和比体积分别为 (2-5) (2-6)