流体及其物理性质.ppt

******关于流体及其物理性质第二章流体及其物理性质第一节流体的定义及特征第二节流体连续介质模型第三节作用在流体上的力、表面力、质量力第四节流体的密度、相对密度和比容第五节流体的压缩性和膨胀性第六节流体的粘性第七节液体的表面性质第2页,共31页，星期六，2024年，5月流体能够流动的物质叫流体。在任何微小的剪切力的作用下都能够发生连续变形的物质称为流体。第一节流体的定义及特征受剪切力，固体变形小，流体变形大。改变均质流体微元排列，不影响宏观物理性质；改变固体微元排列将彻底破坏它。固体表面之间的摩擦是滑动摩擦；流体与固体表面可实现分子量级的接触，达到表面不滑移。流体与固体区别第3页,共31页，星期六，2024年，5月第二节流体连续介质模型提出流体连续介质模型的原因流体分子之间存在间隙，从微观上看，流体是不连续的。在标准状态下，1mm3气体中约有2.7x1016个分子，1mm3水中约有3.4x1019个分子，研究流体宏观运动时，所取的最小流体微元是流体质点，它是体积无穷小而又包含大量分子的流体微团。第4页,共31页，星期六，2024年，5月第二节流体连续介质模型将流体作为由无穷多稠密、没有间隙的流体质点构成的连续介质，这就是1755年欧拉提出的“连续介质模型”。流体质点：连续介质模型包含足够多的流体分子微团，宏观上流体微团的体积无穷小，包含的分子数无穷多。第5页,共31页，星期六，2024年，5月引入连续介质假设的意义： 流体看成连续介质，流体宏观物理量是时间和空间的连续函数。可以用连续函数等数学解析方法、微积分方法，来研究流体平衡和运动状态下有关物理参数之间的数量关系，解决流体力学问题。续介质假设对于大多数流体是适用的，对于稀薄的气体而言不适用。第6页,共31页，星期六，2024年，5月第三节作用在流体上的力、表面力、质量力第7页,共31页，星期六，2024年，5月在流动的流体中任取一体积为V、表面积为A的流体作为分离体。在分离体表面的b点取一微小面积,作用在它上面的表面力为，分解为沿法线方向的法向力和沿切线方向的切向力b点单位面积上的表面力:b点单位面积上的法向力和切向力分别是:二者又分别称为法向应力和切向应力。一、表面力作用在所取分离体表面上的力。第8页,共31页，星期六，2024年，5月二、质量力（体积力）：作用在全部流体质点上的力，其大小和流体的质量或体积成正比，故称为质量力或体积力。单位质量质量力：质量力的合力：重力场中：第9页,共31页，星期六，2024年，5月第四节流体的密度相对密度比容密度：()均匀流体比容（比体积）密度的倒数相对密度──流体的密度（kg/m3）；──4℃时水的密度（kg/m3）。密度单位体流体所具有的质量。混合气体的密度：第10页,共31页，星期六，2024年，5月例:锅炉烟气各组分气体所占体积的百分比分别为。αCO2＝13.6％，αSO2＝0.4％，αO2＝4.2％，αN2＝75.6％，αH2O＝6.2％，试求烟气的密度。（表2-1常用流体密度）第11页,共31页，星期六，2024年，5月重度流体单位体积内所具有的重量称为重度。或称为容重、重率。对于均质流体，设其体积为V，重量为G，对于非均质流体，重度为：第12页,共31页，星期六，2024年，5月第五节流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性在一定的温度下，单位压强增量引起的体积变化率定义为流体的压缩性系数，其值越大，流体越容易压缩。压缩系数定义式：体积模量体积模量值越大，流体越不容易压缩。注意负号第13页,共31页，星期六，2024年，5月水的体积模量GPa水的体积模量很大．不容易压缩。工程计算中常近似地取水的K＝2.0GPa。第14页,共31页，星期六，2024年，5月水在不同温度下的膨胀系数1/℃温度低于50℃时，水的体胀系数随着压强的增高而增大；当温度高于50℃时，随着压强的增高而减小。流体的膨胀性压强一定时，流体温度变化