ch流體的基本性質(zhì)實(shí)用

會(huì)計(jì)學(xué)1ch流體的基本性質(zhì)實(shí)用1-2流體的特性1.物理特性2.質(zhì)點(diǎn)Particle3.連續(xù)介質(zhì)Continuum第1頁(yè)/共39頁(yè)1-2流體的特性1.物理特性 不能承受拉力 任何微小剪應(yīng)力都會(huì)發(fā)生連續(xù)變形易流動(dòng)性第2頁(yè)/共39頁(yè)1-2流體的特性2.質(zhì)點(diǎn)Particle

有“質(zhì)量”，無(wú)“體積” 宏觀無(wú)限小 微觀足夠大 具有一下的宏觀物理量 形狀可任意劃分第3頁(yè)/共39頁(yè)1-2流體的特性3.連續(xù)介質(zhì)Continuum

定義引入連續(xù)介質(zhì)的意義第4頁(yè)/共39頁(yè)1-3密度Densityx0yz·P常見(jiàn)的密度（在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）：4℃時(shí)的水20℃時(shí)的空氣*第5頁(yè)/共39頁(yè)*比容SpecificVolume第6頁(yè)/共39頁(yè)相對(duì)密度第7頁(yè)/共39頁(yè)1-4壓縮性與膨脹性CompressibilityandExpansibility膨脹系數(shù)CoefficientofVolumeExpansibility在一定壓強(qiáng)下，體積的變化率與溫度的變化成正比第8頁(yè)/共39頁(yè)體積模量Bulkmodulusofelasticity壓縮率CoefficientofVolumeCompressibility在一定溫度下，密度的變化率與壓強(qiáng)的變化成正比第9頁(yè)/共39頁(yè)ρ=c:不可壓縮流體Incompressiblefluidρ≠c:可壓縮流體Compressiblefluidliquid--IncompressiblefluidGas--compressiblefluid第10頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性一、流體的粘性

1.粘性的定義

流體內(nèi)部各流體微團(tuán)之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生摩擦力（即粘性力）的性質(zhì)。(1)庫(kù)侖實(shí)驗(yàn)(1784)庫(kù)侖用液體內(nèi)懸吊圓盤(pán)擺動(dòng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)流體存在內(nèi)摩擦。

第11頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性一、流體的粘性(續(xù))

1.粘性的定義(續(xù))

(2)流體粘性所產(chǎn)生的兩種效應(yīng)流體內(nèi)部各流體微團(tuán)之間會(huì)產(chǎn)生粘性力；流體將粘附于它所接觸的固體表面。第12頁(yè)/共39頁(yè)粘性Viscosity第13頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性一、流體的粘性(續(xù))2.牛頓內(nèi)摩擦定律

(1)牛頓平板實(shí)驗(yàn)當(dāng)h和u不是很大時(shí)，兩平板間沿y方向的流速呈線性分布，第14頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性一、流體的粘性(續(xù))2.牛頓內(nèi)摩擦定律(續(xù))

(2)牛頓內(nèi)摩擦定律實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于大多數(shù)流體，存在引入比例系數(shù)μ，得：第15頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性一、流體的粘性(續(xù))

2.牛頓內(nèi)摩擦定律(續(xù))

(2)牛頓內(nèi)摩擦定律(續(xù))⑴粘性切應(yīng)力與速度梯度成正比；(2)粘性切應(yīng)力與角變形速率成正比；(3)比例系數(shù)稱動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度。牛頓內(nèi)摩擦定律表明：CDBAd

badydudt第16頁(yè)/共39頁(yè)a.速度梯度的物理意義——角變形速度（剪切變形速度）vdt(v+dv)dtdvdtdzdφ流體與固體在摩擦規(guī)律上完全不同正比于dv/dy正比于正壓力，與速度無(wú)關(guān)第17頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性一、流體的粘性(續(xù))

流體粘性大小的度量,由流體流動(dòng)的內(nèi)聚力和分子的動(dòng)量交換引起。(1)動(dòng)力粘度(2)運(yùn)動(dòng)粘度3.粘度

第18頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性一、流體的粘性(續(xù))

3.粘度（續(xù)）

(3)粘度的影響因素溫度對(duì)流體粘度的影響很大溫度壓力對(duì)流體粘度的影響不大，一般忽略不計(jì)液體：分子內(nèi)聚力是產(chǎn)生粘度的主要因素。溫度↑→分子間距↑→分子吸引力↓→內(nèi)摩擦力↓→粘度↓氣體：分子熱運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)量交換是產(chǎn)生粘度的主要因素。溫度↑→分子熱運(yùn)動(dòng)↑→動(dòng)量交換↑→內(nèi)摩擦力↑→粘度↑

第19頁(yè)/共39頁(yè)第20頁(yè)/共39頁(yè)液體吸引力T↑

μ↓微觀機(jī)制：氣體熱運(yùn)動(dòng)T↑

μ↑溫度對(duì)流體粘性的影響水氣體第21頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性三、牛頓流體和非牛頓流體

1.牛頓流體

2.非牛頓流體

符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體如水、空氣、汽油和水銀等

不符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體如泥漿、血漿、新拌水泥砂漿、新拌混凝土等。第22頁(yè)/共39頁(yè)τdvx/dy牛頓流體o牛頓流體——服從牛頓內(nèi)摩擦定律的流體（水、大部分輕油、氣體等）三.牛頓流體與非牛頓流體第23頁(yè)/共39頁(yè)ττ0dv/dyo塑性流體

非牛頓流體

塑性流體——克服初始應(yīng)力τ0后，τ才與速度梯度成正比（牙膏、新拌水泥砂漿、中等濃度的懸浮液等）第24頁(yè)/共39頁(yè)

擬塑性流體——τ的增長(zhǎng)率隨dv/dy的增大而降低（高分子溶液、紙漿、血液等）τdv/dzo擬塑型流體第25頁(yè)/共39頁(yè)

膨脹型流體——τ的增長(zhǎng)率隨dv/dy的增大而增加（淀粉糊、挾沙水流）τdv/dyo塑性(脹流型)流體第26頁(yè)/共39頁(yè)ττ0dv/dzo膨脹型流體牛頓流體擬塑性流體塑性流體第27頁(yè)/共39頁(yè)Example第28頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性二、粘性流體和理想流體

1.粘性流體

具有粘性的流體（μ≠0）。2.理想流體

忽略粘性的流體（μ=0）。一種理想的流體模型。第29頁(yè)/共39頁(yè)例：汽缸內(nèi)壁的直徑D=12cm，活塞的直徑d=11.96cm，活塞長(zhǎng)度L=14cm，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度為1m/s，潤(rùn)滑油的μ

=0.1Pa·s。求作用在活塞上的粘性力。解：注意：面積、速度梯度的取法dDL第30頁(yè)/共39頁(yè)同心環(huán)形縫隙中的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)第31頁(yè)/共39頁(yè)例：旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計(jì)，外筒固定，內(nèi)筒轉(zhuǎn)速n=10r/min。內(nèi)外筒間充入實(shí)驗(yàn)液體。內(nèi)筒r1=1.93cm，外筒r2=2cm，內(nèi)筒高h(yuǎn)=7cm，轉(zhuǎn)軸上扭距M=0.0045N·m。求該實(shí)驗(yàn)液體的粘度。解：注意：1.面積A的取法；

2.單位統(tǒng)一hnr1r2得第32頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.5流體的粘性一、流體的粘性(續(xù))

3.粘度（續(xù)）

(4)粘度的測(cè)量管流法落球法旋轉(zhuǎn)法工業(yè)粘度計(jì)hnr1r2第33頁(yè)/共39頁(yè)流體模型分類

流體模型

按粘性分類

無(wú)粘性流體

粘性流體

牛頓流體

非牛頓流體

按可壓縮性分類

可壓縮流體

不可壓縮流體

其他分類

完全氣體

正壓流體

斜壓流體

均質(zhì)流體

等熵流體

恒溫流體第34頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.6液體的表面性質(zhì)一、表面張力

1.表面張力現(xiàn)象

水滴懸在水龍頭出口而不滴落；

細(xì)管中的液體自動(dòng)上升或下降一個(gè)高度（毛細(xì)管現(xiàn)象）；

鐵針浮在液面上而不下沉。

第35頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.6液體的表面性質(zhì)一、表面張力（續(xù)）

(1)影響球液體分子吸引力的作用范圍大約在以3~4倍平均分子距為半徑的球形范圍內(nèi)，該球形范圍稱為“影響球”。

2.表面張力

(2)表面層厚度小于“影響球”半徑的液面下的薄層稱為表面層。

(3)表面張力σ（N/m)

液體表面由于分子引力大于斥力而在表層沿表面方向產(chǎn)生的拉力,單位長(zhǎng)度上的這種拉力稱為表面拉力。第36頁(yè)/共39頁(yè)第一章緒論§1.6