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流体的主要物理性质工程流体力学

流体的主要物理性质概述流体的物理性质是决定流体流动状态的内在因素，与流体运动有关的主要物理性质包括密度、压缩性、热膨胀性和黏滞性等。

流体的主要物理性质1.1流体的密度物质每单位体积中所含的质量称为密度。根据连续介质假设模型，流体在空间某点的密度为 （2-1）式中ρ——液体的密度（kg/m3）；△V——以所考虑的点为中心的微小体积（m3）；△m——△V中包含的流体质量（kg）。

流体的主要物理性质1.1流体的密度如果流体是均质流体，那么流体的密度 （2-2）式中m——流体的质量（kg）；V——流体的体积（m3）。

流体的主要物理性质1.1流体的密度解析在流体力学中，均质流体是指流体的力学性质完全一样的单一流体，这里所说流体的力学性质主要指流体的密度、黏滞性、膨胀性等。例如，水可以看成是均质流体，但含杂质量不同的水，或不同温度的水，有时必须把它看成非均质的，因为这种情况下水的密度可能是不等的。

流体的主要物理性质1.1流体的密度温度（℃度（kg/m3）999.871000.00999.73998.23995.67温度（℃）40506080100密度（kg/m3）992.24988.07983.24971.83958.38表2-1不同温度下水的密度

流体的主要物理性质1.1流体的密度流体名称空气酒精四氯化碳水银汽油海水温度（℃）202020201515密度（kg/m3）1.20799159013550700~7501020~1030表2-2几种常见流体的密度

流体的主要物理性质1.2流体的可压缩性和热膨胀性可压缩性是流体受压，体积缩小，密度增大，除去外力后能恢复原状的性质。可压缩性实际上是流体的弹性。热膨胀性是流体受热，体积膨胀，密度减小，温度下降后能恢复原状的性质。液体和气体的可压缩性和热膨胀性有很大差别，下面分别进行说明。

流体的主要物理性质1.2流体的可压缩性和热膨胀性液体的可压缩性用压缩系数（又称体积压缩率）来表示，它表示在一定的温度下，压强增加1个单位，体积的相对缩小率。若液体的原体积为V，压强增加dp后，体积减小dV，则压缩系数κ（kappa，读作卡帕）为 （2-4）由于液体受压体积减小，dp和dV异号，故式中右侧加负号，以使κ为正值。κ值愈大，表示液体愈容易压缩。κ的单位是“1/Pa”或“Pa-1”。1．液体的可压缩性和热膨胀性

流体的主要物理性质1.2流体的可压缩性和热膨胀性由于增压前后质量无变化，故得故压缩系数也可表示为 (2-5)1．液体的可压缩性和热膨胀性

流体的主要物理性质1.2流体的可压缩性和热膨胀性压强（at）510204080压缩系数（m2/N）0.5380.5360.5310.5280.515表2-3水在0℃时的压缩系数κ（×10-9Pa-1）液体的压缩系数随温度和压强变化，水在0℃时的压缩系数如表2-3所示，表中压强单位为工程大气压，1at=98kPa（kN/m2）。工程大气压为海拔200m处正常大气压。

流体的主要物理性质1.2流体的可压缩性和热膨胀性压缩系数的倒数被称为体积弹性模量或体积弹性系数，即 (2-6)K的单位是Pa。液体的热膨胀性用热膨胀系数表示，它表示在一定的压强下，温度每增加1°，密度的相对减小率。若液体的原体积为V，温度增加dT后，体积增加dV，则热膨胀系数为 (2-7)αV的单位是“K-1”或“℃-1”。1．液体的可压缩性和热膨胀性

流体的主要物理性质1.2流体的可压缩性和热膨胀性温度（℃）1～1010～2040～5060～7090～100热膨胀系数（℃-1）0.140.150.420.550.72表2-4不同温度下水的热膨胀系数αV（×10-4℃-1）液体的热膨胀系数随压强和温度而变化。表2-4给出了水在1个标准大气压（atm，1atm＝101.325kPa）下，不同温度时的热膨胀系数。从表2-3和表2-4可知，水的压缩系数和热膨胀系数都很小。因此，一般情况下，水的可压缩性和热膨胀性均可忽略不计。

流体的主要物理性质1.2流体的可压缩性和热膨胀性气体与液体不同，气体具有显著的可压缩性和热膨胀性。温度与压强的变化对气体密度的影响很大。在温度不过低，压强不过高时，气体的压强、体积和温度三者之间的关系服从理想气体状态方程： 其意义为：一定量气体，压强与密度的比值与热力学温度（开尔文温度，开氏度=摄氏度+273.15）成正比。式中 p为气体压强，单位为Pa；ρ为气体密度，单位为kg/m3；T为气体温度，单位为K；R为气体常数，单位是