工程流体力学 第2章 流体的主要物理性质.pptx

工程流体力学

第二章流体的基本概念;§2-1流体连续介质模型;连续介质模型（ContinuousMediumModel）

从微观结构上来看，流体分子自然有一定的形状，因而分子与分子之间必然存在着一定的间隙，因此流体的物理量在空间上不是连续分布的。

但是对于研究宏观规律的流体力学来说，一般不需要探讨分子的微观结构，因而必须对流体的物理实体加以模型化，使之更适于研究大量分子的统计平均特性、更利于找出流体运动或平衡的宏观规律。流体质点和连续介质的概念就是流体力学学科中必需引用的理论模型。

流体质点：流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体。;流体质点的特点

（1）流体质点无线尺度，只作平移运动，无变形运动；

（2）流体质点不作随机热运动，只在外力作用下作宏观运动；

（3）将以流体质点为中心的周围临界体积范围内流体分子相关特性的统计平均值作为流体质点的物理量值；

（4）质点具有压强，这压强所包含分子热运动互相碰撞从而在单位面积上产生的压力的统计平均值。此外，流体质点也具有密度流速、动量动能、内能等宏观物理量，这些物理量的统计平均概念亦均类似；

（5）流体质点的形状可以任意划定，质点和质点之间可以完全没有空隙，流体所在的空间中，质点紧密相接不断，无所不在，从而引出连续介质的概念。

;连续介质模型可以简单表述为：假设流体是由连续分布的流体质点组成的介质。;§2-2流体的物理性质;2.比体积（SpecificVolume）

单位质量流体所占有的体积称为比体积v。

比体积通常多用于气体计算;二、流体的易变形性

流体不能抵抗任何剪切力作用下的剪切变形趋势（体积保持不变）。或者说，在剪切力（不论有多小）作用下，流体发生连续剪切变形，直至剪切力停止作用为止。连续剪切变形就是通常所说的“流动”。流体的易变形性是流体的决定性宏观力学特征，它决定了流体的各种力学行为。

;三、流体的粘性

流体抵抗自身变形（或抵抗微团彼此相对运动）的性质称为粘性。

;牛顿内摩擦定律

1686年牛顿（Newton）采用图示的实验得出了液体粘性摩擦力的规律。总结???切应力和关系为

上式即为牛顿内摩擦定律。;粘性的表示方法

1.动力粘度（绝对粘度）

动力粘度又称为动力粘滞系数。定义式

与其他单位制换算关系

;相对粘度（条件粘度）E

我国采用恩式粘度计，用比较法测得

式中：

换算公式

;温度对流体粘度的影响

温度变化流体的粘度将产生较明显的变化。随着温度的升高，气体的粘度将增大，而液体的粘度将减少，如图示。

;例一、一块可动平板与另一块不动平板之间为某种液体，两块板相互平行（如图）他们之间的距离h=0.5mm。若可动平板以v=0.25m/s的水平速度向右移动，为了维持这个速度需要每平方米面积上的作用力为2N，求这二平板间液体的粘度。

解：;例二、直径10cm的圆盘，由轴带动在一平台上旋转，圆盘与平板间充有厚度的油膜间隔，当圆盘以n=50r/min旋转时，测得扭转。设油膜内速度沿垂直方向为线性分布，试确定油的粘度。

解：;四、流体的可压缩性

1.热膨胀性

流体受热膨胀的性质以热膨胀率确定，其定义式为

即为当流体的温度变化1K时，体积的相对变化率。

;

;3、可压缩与不可压缩流体

可压缩流体（CompressibleFluid），指密度变化不能忽略不计的流体。

不可压缩流体（IncompressibleFluid）,指流体密度随温度和压强变化很小，或其变化按工程精度要求可以不计的流体。

注：（1）不可压缩流体为人们简化理论推导和工程计算的

模型。

（2）一般情况下均将液体看作不可压缩流体。

（3）对于低速（68m/s）气流的计算，可按不可压缩流

体处理。

;例一、20°C的2.5m3水，当温度升至80°C时，其体积增加多少？

解:

;例二、使水的体积减少0.1%及1%时，应增大压强各为多少？

解：

;例三、圆柱容器中的某种可压缩流体，当压强为1Mpa时体积为1000cm3,若将压强升高到2MPa时体积为995cm,试求它的压缩率K。

解：

;

例四、图示为一压力表校正装置示意图。装置内充满油液，其体积压缩系数装置内压强由手轮丝杠和活塞造成，活塞直径d=1cm，丝杠螺距t=2mm。无压时装置内油液体积为20