第一章流體及其主要物理性質(zhì)

同濟大Tongji

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流體力地面交通工具風洞中ShanghaiAutomotiveWindTunnel 第一第一 流體及其主要物理性第三章流體運動學基礎(chǔ)第四章流體動力學基礎(chǔ)第六章理想流體不可壓縮流體的定常流動第七章粘性流體流動 第一章流體及其主要物理性§§ § 流體的主要物理性流體的密壓縮流體的粘§ 作用在流體上的力（表面

質(zhì)量力§ 理想流體中的壓力與方向無§5* 液體的表面張§ 流體的連續(xù)介質(zhì)模

從微觀上看流體(包括液體和氣體)與1、由大量分子組2、分子不斷作隨機熱運3、分子與分子之間存在離散性、隨機性離散性、隨機性等決定了微觀研究的難

§ 從宏觀上看 1、液體有一定的體積而無一定的形2、氣體既無一定的體積也無一定的形3、液體流動性小，氣體流動性4、液體可壓縮性小，氣體可壓縮性5、流體在力學性能上表現(xiàn)出兩個特流體不能承受拉力，因而流體內(nèi) 不存在抗拉伸變形的拉應

§ 流體的連續(xù)介質(zhì)模 介質(zhì)流體是由無窮多個、無窮小的、緊密毗鄰、連綿不斷的流體質(zhì)點所組模型成的一種絕無間隙的連續(xù)介質(zhì)?！?流體的連續(xù)介質(zhì)模從流體中取一微元，質(zhì)量△m、體積△

平均特性，具有確定的性質(zhì)。當微元體積△V逐漸縮小到△V’時，分子運動的隨機性對微元內(nèi)性。此時，宏觀上把△V’作為一個特征體積，

x 把微小特征體內(nèi)含有足夠多分子數(shù)、并且具有確定宏統(tǒng)計特性的分子集合稱為流體質(zhì)§ 流體的連續(xù)介質(zhì)模所謂流體質(zhì)點就是流體中宏觀尺寸非常小而微觀尺寸又足夠大§ 流體質(zhì)點具有溫度（質(zhì)點所包含分子熱運動動能的統(tǒng)計平均值§ 流體的連續(xù)介質(zhì)模 介質(zhì)流體是由無窮多個、無窮小的、緊密毗鄰、連綿不斷的流體質(zhì)點所組模型成的一種絕無間隙的連續(xù)介質(zhì)。性 量．如質(zhì)量、密度、壓強、流速等等 性一切物理量必然都是坐標與時間(x,y,z,t)§ 流體的連續(xù)介質(zhì)模連連續(xù)介質(zhì)模型稀薄氣體火箭在空氣 第一章流體及其主要物理性§ 流體的連續(xù)介質(zhì)模§§ 流體的密壓縮流體的粘§ 作用在流體上的力（表面

質(zhì)量力§ 理想流體中的壓力與方向無§5* 液體的表面張§ 流體的主要物理性流體的密度 VV'流體的比容

v1流體的相對密度 nn § 流體的主要物理性

§ 流體的主要物理性流體的壓縮性用單位壓強所引起的體積變化率表

稱為壓性系數(shù)，

表示壓縮性系數(shù)的倒數(shù),為流體的體積彈性模

dVdVdp dV體積彈性模

Vdp

(pb dV b1）體積彈性模量的量綱與壓強的量綱

N/ 壓強改變量dp相同，如果流體壓縮性越大，則體積彈性模量值越壓強改變量dp相同，如果流體的壓縮性小，則體積彈性模量值越§ 由于流體在壓縮過程中的質(zhì)量不變，所以體積彈性模量

dVdVm vdpd vdpd dvd2

v和

p

Ev

Ev§ 流體的主要物理性 § 流體的主要物理性1、粘性的概念及粘性內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原粘性的概念：是流體抵抗剪切變形或相對運動的一種屬特性：只有在流體產(chǎn)生運動時才會表現(xiàn)出粘性，靜止流體不呈現(xiàn)粘性§ 粘粘性內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的分子 （內(nèi)聚力）產(chǎn)生阻分子不規(guī)則運動的動 § 粘粘性試

y0,u0yh,uUu

A

Fh§ 2 內(nèi)摩擦定律和粘性的表示方內(nèi)摩擦定內(nèi)摩擦定 關(guān)關(guān)于流體內(nèi)部切應力的方§ 流體的主要物理性關(guān)關(guān)于流體的變形與流體粘性的關(guān)ddudt/dy

§ 粘粘性的表示方流體的粘性通常用粘動力粘性系數(shù) Padu運動粘性系數(shù)/ m2/

E

0.0731EE§ 流體的主要物理性流流體粘度的測 我國目前采用的是粘度計?！? § 流體的主要物理性4水的動力粘度與溫度的關(guān)系 氣體的動力粘度與溫度的關(guān)系 10.0337t

273 T

T273§ 5、理想流體與粘性流 念 § 流體的主要物理性 流體和 的角變形速度之間的關(guān)系符合內(nèi)摩擦定律的流體，稱為流體。的角變形速度之間的關(guān)系不符合內(nèi)摩擦定律的流體，稱為非流體。

dvx ndyn§ 12、流體中有無粘性表現(xiàn)取用是以相鄰層間出現(xiàn)3、流體粘性力的大小與變形量大小無關(guān)，是與變形速度（速度梯度成正4、流體處于平衡狀態(tài)時（靜止流體，理想流體），其粘性無從表§ 流體的主要物理性同心環(huán)形隙縫中的直線運

vv(r) dvv0

A

FA

PFv0 § 流體的主要物理性同心環(huán)形隙縫中的回轉(zhuǎn)運 vv(r) v

dvv0 v

FA

摩擦面

P

00§ 流體的主要物理性圓盤隙縫中的回轉(zhuǎn)運 vv(z)

dvv0r

dTdFr2

dT 0

r3dr

dFdA

r

PT

2d§ 流體的主要物理性1）2500.5mm未知的，底面積A0.02m2U0.2m

G1

0.6m 試求潤滑油的動力粘性系數(shù) § 流體的主要物理性作業(yè)2）R與凹槽間隙為 4R3

第一章流體的物理性質(zhì)及作§ 流體的連續(xù)介質(zhì)?！?流體的主要物理性流體的密壓縮性和膨脹流體的粘§§ 作用在流體上的力（表面 質(zhì)量力§ 理想流體中的壓力與方向無§5* 液體的表面張§ 作用在流體上的力（表面力質(zhì)量力

FF

f f(x,y,z,t)A0F fdA法向應力（應力 切向應力（切應力plim lim

limFlim A0

A0§ 作用在流體上的力（表面力質(zhì)量力二、質(zhì)量力（體積力單位質(zhì)量

f V0ff(x,y,z,t)§ 作用在流體上的力（表面力質(zhì)量力總質(zhì)量

F

fdV

Fy 受的靜電力，有電流通過的流體所受的電磁力第一章流體的物理性質(zhì)及作§ 流體的連續(xù)介質(zhì)?！?流體的主要物理性流體的密壓縮性和膨脹流體的粘§ 作用在流體上的力（表面 質(zhì)量力§§ 理想流體中的壓力與方向無§5* 液體的表面張力與汽化壓§ 理想流體中的壓強與方向無流體靜壓強的方向沿理想流體中任一點流空間的方位無關(guān)，只§ 理想流體中的壓強與方向無二、證明理想流體中的壓強與作用面方向無

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pnS(x,y,

fxVfxxyz/6fyVfyxyz/6fzVfzxyz/6Zx§ xax,ay, Fy

B pyxz/2pnScosn,yfyxyz/6xyz/6ay因 Scosn,ySyxz/所 p1 1 當y

py

pxpypzppx,y,第一章流體的物理性質(zhì)及作§ 流體的連續(xù)介質(zhì)?！?流體的主要物理性流體的密壓縮性和膨脹流體的粘§ 作用在流體上的力（表面§ 理想流體中的壓力與方向無

質(zhì)量力§§5* §5 液體的表面張一、表面張力和接觸液體的表面張