流體力學B第1章(第2次)

第一章流體的主要物理特性§1.1

流體的特征及連續(xù)介質(zhì)模型§1.2流體密度的相關(guān)概念§1.3流體的壓縮性和膨脹性§1.4作用在流體上的力§1.5流體的粘性§1.6表面張力和毛細現(xiàn)象§1.1流體的特征及連續(xù)介質(zhì)模型1.1.1流體的特征1.1.2連續(xù)介質(zhì)模型是一種受到任何微小剪切應力作用,都能連續(xù)變形的特性。自然界物質(zhì)存在的主要形態(tài)：流體:流動性：固體流體（液體和氣體）。固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)具有流動性的物體1.1.1流體的特征

液體與氣體的區(qū)別：

氣體的流動性好。氣體和液體的交界面--自由液面

氣體的可壓縮性大；原因：

氣體的分子間距大，容易壓縮；分子間吸引力很小，分子可自由運動，易流動。1.1.2連續(xù)介質(zhì)模型

連續(xù)介質(zhì)模型特殊情況：稀薄氣體動力學（不適用）認為流體由流體微團（流體質(zhì)點）構(gòu)成。（1753年，歐拉建立）

流體微團由足夠數(shù)量的分子組成,連續(xù)充滿它所占據(jù)的空間,彼此間無任何間隙。

流體微團的特點：

宏觀上足夠小;微觀上足夠大?！?.2流體密度的相關(guān)概念1.2.1流體的密度1.2.2流體的相對密度1.2.3流體的比容流體的比容：單位質(zhì)量流體所占據(jù)的空間體積。

流體的密度：單位體積流體所具有的質(zhì)量。流體的相對密度：

流體的比重：

流體的重力與同體積4oC水的重力之比?！?.3流體的壓縮性和膨脹性

1.3.1流體的壓縮性1.3.2流體的膨脹性

1.3.3可壓縮流體和不可壓縮流體1.3.1流體的壓縮性

壓縮系數(shù)：工程中：使用體積模量（彈性模量）:溫度不變時,單位壓升所引起的體積變化率。

K有等溫、絕熱之分：

越大，可壓縮性越好，流體越容易壓縮。流體體積隨著壓力的增大而縮小的性質(zhì)。壓強不變時,單位溫升所引起的體積變化率。1.3.2流體的膨脹性體膨脹系數(shù)：

討論：

T不變p↑，V↓p↓

，V↑p不變T↑，V↑T↓

，V↓壓縮性膨脹性流體體積隨著溫度的增大而增大的性質(zhì)。1.3.3可壓縮流體和不可壓縮流體不可壓縮流體：特殊情況：可壓縮流體：不考慮可壓縮性的流體，液體考慮可壓縮性的流體，氣體水下爆炸，水擊現(xiàn)象時，要考慮水的壓縮性；空氣流速較低時,可不考慮空氣的壓縮性。1.4

作用在流體上的力1.4.1質(zhì)量力

1.4.2表面力（又稱體積力）1.4.1質(zhì)量力質(zhì)量力單位質(zhì)量力：某種力場作用在全部流體質(zhì)點上的力。特點：非接觸力，大小和流體質(zhì)量成正比。舉例：重力、慣性力、磁場力質(zhì)量力分量：重力場中：1.4.2表面力表面力法向應力：外界作用在流體表面上的力。特點：接觸力，大小和流體表面積成正比。應力：單位面積上的表面力應力：切向應力：按方向分解為：切向力，法向力1.5流體的粘性1.5.1粘性的概念1.5.5粘性流體和理想流體1.5.2牛頓內(nèi)摩擦定律1.5.4牛頓流體與非牛頓流體1.5.3粘度與溫度和壓強的關(guān)系流體層間出現(xiàn)相對運動時,隨之產(chǎn)生的阻抗相對運動的內(nèi)摩擦力,這種性質(zhì)稱為粘性。1.5.1粘性的概念粘性：現(xiàn)象：注意：靜止液體不呈現(xiàn)粘性。粘性作用只能延緩相對運動，而不能消除。類似固體的滑動摩擦力1.5.1粘性的概念（續(xù)）粘性產(chǎn)生的原因：（粘性內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因）（1）由于分子間的吸引力。液體粘性主要取決于（1）。（2）由于分子不規(guī)則運動引起的動量交換。氣體粘性主要取決于（2）。對勻速運動1.5.2牛頓內(nèi)摩擦定律

牛頓平板實驗：粘性內(nèi)摩擦力：其中：準確公式：常溫常壓下：水空氣動力粘度（速度梯度）內(nèi)摩擦力：切向應力：一般規(guī)律工程中常取運動粘度：——牛頓切應力公式在兩板間取微元薄層：常溫常壓下：水空氣單位面積上的內(nèi)摩擦力。1.5.3粘度與溫度和壓強的關(guān)系氣體：高壓下（液體）：溫度對流體粘度的影響很大液體：溫度↑，粘度↓分子間距↑，分子吸引力↓，內(nèi)摩擦力↓，分子吸引力是產(chǎn)生粘度的主要因素。分子運動引起的動量交換是產(chǎn)生粘度的主要因素。溫度↑，粘度↑分子熱運動↑，動量交換↑，內(nèi)摩擦力↑，壓力對流體粘度的影響不大，一般忽略不計1.5.4牛頓流體與非牛頓流體

牛頓流體：非牛頓流體：注：本書只研究牛頓流體如：水、空氣、汽油和水銀等。如：牙膏、紙漿、淀粉糊等。膨脹性流體擬塑性流體塑性流體非牛頓流體分類滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體。

不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體。牛頓12塑性擬塑性膨脹性1.5.5粘性流體與理想流體

實際流體都是粘性流體。

理想流體不同于理想氣體。

粘性流體

具有粘性的流體（μ≠0）。理想流體

忽略粘性的流體（μ=0）。一種理想的流體模型。流體力學中把理想氣體稱為完全氣體。1.6表面張力和毛細現(xiàn)象表面張力：液體自由表面有明顯的欲成球形的收縮趨勢,引起這種收縮趨勢的力稱