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关于流体力学基础知识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ρ——㎏/m3；M——㎏；V——m3。第2页,共24页，星期六，2024年，5月其中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：对非均质流体，其中?——N/m3，G——N，V——m3第3页,共24页，星期六，2024年，5月4．ρ与γ的关系：液体的ρ和γ随外界压力和温度有一定变化，但变化值不大，一般视为固定值；气体的ρ和γ随温度、压强的变化较大。水从0℃升至30℃，密度减小0.4%,温度较低时(10～20℃),每升高1℃,密度减小0.15‰；温度较高时（90～100℃），每升高1℃,密度减小0.7‰。压强每升高一个大气压，水的密度增加约1/10000。所以，水的热膨胀型、压缩性很小。但在热水供应中应考虑水的膨胀体积。常用：ρ水=1000㎏/m3（4℃）；γ水=9800N/m3；ρ空气=1.2㎏/m3(20℃)。第4页,共24页，星期六，2024年，5月二、流体的粘滞性1．定义：流体质点间或流层间因相对运而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质。此内摩擦力称为粘滞力。2．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。3．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5页,共24页，星期六，2024年，5月三、流体的压缩性和膨胀性1．压缩性：T不变时，P增大，V随之减小的性质。2．膨胀性：P不变，T升高时，V增大的性质。3．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）第6页,共24页，星期六，2024年，5月第二节流体静力学基础流体不能受拉力、剪切力，但能承受较大的压力，便于流动。适于管道输送，常用作制冷、供热的介质。一、流体静压力及其基本方程式1.流体静压力:由处于静止或相对静止的均质流体施加的力。Or：作用在整个物体表面积上的称为流体静压力，而作用在单位面积上的流体静压力称为流体静压强。第7页,共24页，星期六，2024年，5月一水箱，任取一截面，上部分作用其上的力为ΔＰ，面积为ΔＡ，则ΔＡ上的平均流体静压强当ΔＡ缩小→ａ点时，比值趋于某一极限值，称为ａ点的流体静压强：若Ｐ为常数，则第8页,共24页，星期六，2024年，5月2.流体静压强的特性流体静压力、静压强都是压力的一种量度，其区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力，后者是作用在某一面积上的平均压力或某一点的压力。（1）其方向垂直于作用面并指向作用面；否则，就有一个平行于作用面的切向分力，使流体失去静止状态。（2）任意点各方向上的流体静压强相等；任意点的流体静压强的大小与作用面方向无关，只与该点的位置有关。第9页,共24页，星期六，2024年，5月3.流体静压强的分布规律取静止流体中的一与轴线垂直的圆柱体作隔离体水平方向无重力前后左右各方向的水平力处于平衡状态，合力为0。取斜圆柱体亦可。沿轴线方向外力平衡。圆柱体端面是任取的，所以该公式为普遍关系式。第10页,共24页，星期六，2024年，5月其中，ｐ０——液面压强；ｐ——液体内部某点的压强；?——容重；ｈ——深度。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。液面下任一点的压强第11页,共24页，星期六，2024年，5月规律：１.深度相同，压强相同。由于液面是水平面，所以这些压强相同的点组成的面是水平面，即：水平面是压强处处相同的面。所以，水平面是等压面。两种不相混杂的液体的分界面也是水平面，自由表面是水深为０的各点组成的等压面。2.液面压强ｐ０变化?ｐ０，内部压强ｐ随之变化?ｐ０。此即水静压强等值传递的帕斯卡定律。应用于水压机、液压传动、气动阀、水力闸门等。3.重度不同，产生的压强不同。同一容器装上不同的液体，底面压强各不相