流體力學(xué)-第1章引言和流體性質(zhì)

流體力學(xué)

主講：田曉峰成都理工大學(xué)核工系2023/2/4流體力學(xué)2計(jì)劃學(xué)時(shí)：40周學(xué)時(shí)：4課程性質(zhì)：必修考試（考查）方式：考試課程安排2023/2/4流體力學(xué)3參考教材：

許賢良主編《流體力學(xué)》，國防工業(yè)出版社劉鶴年主編《流體力學(xué)》，中國建筑工業(yè)出版社張也影主編《流體力學(xué)》，高等教育出版社吳望一主編《流體力學(xué)》，北京大學(xué)出版社參考教材2023/2/4流體力學(xué)4本課程的內(nèi)容第1章緒論第2章流體靜力學(xué)第3章流體運(yùn)動(dòng)學(xué)第4章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第5章相似原理和量綱分析第7章管內(nèi)流體和水力計(jì)算、流出計(jì)算第6章理想不可壓縮流體的定常流動(dòng)第8章粘性流體多維流動(dòng)基礎(chǔ)第9章氣體的一維定常流動(dòng)（二維流動(dòng)）2023/2/4流體力學(xué)5高爾夫球表面為什么有很多小凹坑？最早的高爾夫球現(xiàn)在的高爾夫球2023/2/4流體力學(xué)6高爾夫球表面為什么有很多小凹坑？高爾夫球表面之所以設(shè)計(jì)有許多小凹坑，其目的是讓高爾夫球飛得更遠(yuǎn)。高爾夫球表面的小凹坑可以減少空氣的阻力，增加球的升力。通常說來，尾流范圍越小，球體后方的壓力就越大，空氣對(duì)球的阻力就越小。高爾夫球的自旋大約提供了一半的升力，另外一半則是來自小凹坑。2023/2/4流體力學(xué)7汽車阻力來自前部還是后部？汽車發(fā)明于19世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為汽車的阻力主要來自前部對(duì)空氣的撞擊，因此早期的汽車后部是陡峭的，稱為箱型車，阻力系數(shù)CD很大，約為0.8。2023/2/4流體力學(xué)8汽車阻力來自前部還是后部？實(shí)際上汽車阻力主要來自后部形成的尾流，稱為形狀阻力。2023/2/4流體力學(xué)9汽車阻力來自前部還是后部？20世紀(jì)30年代起，人們開始運(yùn)用流體力學(xué)原理改進(jìn)汽車尾部形狀，出現(xiàn)甲殼蟲型，阻力系數(shù)降至0.6。2023/2/4流體力學(xué)10汽車阻力來自前部還是后部？20世紀(jì)50－60年代改進(jìn)為船型，阻力系數(shù)為0.45。2023/2/4流體力學(xué)11汽車阻力來自前部還是后部？80年代經(jīng)過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究后，又改進(jìn)為魚型，阻力系數(shù)為0.3。2023/2/4流體力學(xué)12汽車阻力來自前部還是后部？以后進(jìn)一步改進(jìn)為楔型，阻力系數(shù)為0.2。2023/2/4流體力學(xué)13汽車阻力來自前部還是后部？90年代后，科研人員研制開發(fā)的未來型汽車，阻力系數(shù)僅為0.137。2023/2/4流體力學(xué)14汽車阻力來自前部還是后部？經(jīng)過近80年的研究改進(jìn)，汽車阻力系數(shù)從0.8降至0.137，阻力減小為原來的1/5。目前，在汽車外形設(shè)計(jì)中流體力學(xué)性能研究已占主導(dǎo)地位，合理的外形使汽車具有更好的動(dòng)力學(xué)性能和更低的耗油率。2023/2/4流體力學(xué)15機(jī)翼升力來至下部還是上部？2023/2/4流體力學(xué)16本章內(nèi)容1.1流體力學(xué)發(fā)展史簡(jiǎn)述1.2流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容、研究方法和應(yīng)用1.3流體的定義和特征連續(xù)介質(zhì)模型1.4作用在流體上的力1.5流體的主要物理性質(zhì)第1章緒論2023/2/4流體力學(xué)171.1流體力學(xué)發(fā)展史簡(jiǎn)述2023/2/4流體力學(xué)18流體力學(xué)中外發(fā)展實(shí)例2023/2/4流體力學(xué)19古羅馬的供水系統(tǒng)2023/2/4流體力學(xué)20公元前3世紀(jì)，阿基米德浮力定律2023/2/4流體力學(xué)21李冰（公元前302-235）公元前3世紀(jì)，中國四川都江堰水利工程2023/2/4流體力學(xué)22流體力學(xué)的發(fā)展歷史

流體力學(xué)的萌芽，是自距今約2200年以前，西西里島的希臘學(xué)者阿基米德寫的“論浮體”一文開始的。他對(duì)靜止時(shí)的液體力學(xué)性質(zhì)作了第一次科學(xué)總結(jié)。

流體力學(xué)的主要發(fā)展是從牛頓時(shí)代開始的，1687年牛頓在名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中討論了流體的阻力、波浪運(yùn)動(dòng)，等內(nèi)容，使流體力學(xué)開始成為力學(xué)中的一個(gè)獨(dú)立分支。2023/2/4流體力學(xué)23此后，流體力學(xué)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：１.伯努利所提出的液體運(yùn)動(dòng)的能量估計(jì)及歐拉所提出的液體運(yùn)動(dòng)的解析方法，為研究液體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律奠定了理論基礎(chǔ)，從而在此基礎(chǔ)上形成了一門屬于數(shù)學(xué)的古典“水動(dòng)力學(xué)”（或古典“流體力學(xué)”）。2.在古典“水動(dòng)力學(xué)”的基礎(chǔ)上納維和斯托克斯提出了著名的實(shí)際粘性流體的基本運(yùn)動(dòng)方程——納維-斯托克思方程(N-S方程)。從而為流體力學(xué)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。但由于其所用數(shù)學(xué)的復(fù)雜性和理想流體模模型的局限性，不能滿意地解決工程問題，故形成了以實(shí)驗(yàn)方法來制定經(jīng)驗(yàn)公式的“實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)”。但由于有些經(jīng)驗(yàn)公式缺乏理論基礎(chǔ)，使其應(yīng)用范圍狹窄，且無法繼續(xù)發(fā)展。2023/2/4流體力學(xué)243.從19世紀(jì)末起，人們將理論分析方法和實(shí)驗(yàn)分析方法相結(jié)合，以解決實(shí)際問題，同時(shí)古典流體力學(xué)和實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)的內(nèi)容也不斷更新變化，如提出了相似理論和量綱分析，邊界層理論和紊流理論等，在此基礎(chǔ)上，最終形成了理論與實(shí)踐并重的研究實(shí)際流體模型的現(xiàn)代流體力學(xué)。在20世紀(jì)60年代以后，由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展與普及，流體力學(xué)的應(yīng)用更是日益廣泛。2023/2/4流體力學(xué)25

流體力學(xué)已派生出很多新的分支電磁流體力學(xué)生物流體力學(xué)化學(xué)流體力學(xué)地球流體力學(xué)高溫氣體動(dòng)力學(xué)非牛頓流體力學(xué)爆炸力學(xué)流變學(xué)計(jì)算流體力學(xué)2023/2/4流體力學(xué)261.2流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容、研究方法和應(yīng)用2023/2/4流體力學(xué)27流體力學(xué)是研究流體平衡和宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)研究流體平衡的條件及其壓強(qiáng)分布規(guī)律研究流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律研究流體繞流某物體或流過某流道時(shí)速度分布、壓強(qiáng)分布、能量損失研究流體與固體間的相互作用2023/2/4流體力學(xué)28流體力學(xué)的研究方法理論分析方法實(shí)驗(yàn)研究方法數(shù)值計(jì)算方法2023/2/4流體力學(xué)29流體力學(xué)的研究方法——理論分析方法建立理論模型——流體力學(xué)模型；對(duì)模型建立描寫流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的封閉方程組以及與之相應(yīng)的邊界條件和初始條件；求解方程組；將結(jié)果與實(shí)際流動(dòng)相比較，以確定解的精確度。2023/2/4流體力學(xué)30流體力學(xué)的研究方法——理論分析方法推導(dǎo)嚴(yán)緊，答案精確；只局限于比較簡(jiǎn)單的理論模型；忽略流動(dòng)的次要影響因素，需要用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正；不能解決復(fù)雜的流體力學(xué)問題。2023/2/4流體力學(xué)31流體力學(xué)的研究方法——實(shí)驗(yàn)研究方法根據(jù)相似原理建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定有關(guān)相似準(zhǔn)則中的物理量；將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成相似準(zhǔn)則數(shù)，并通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合找出準(zhǔn)則方程式。2023/2/4流體力學(xué)32流體力學(xué)的研究方法——實(shí)驗(yàn)研究方法該方法更加接近實(shí)際，只要實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)合理，測(cè)量無誤，準(zhǔn)則方程的擬合精度高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可靠的；設(shè)計(jì)模型時(shí)只能使主要相似準(zhǔn)則數(shù)相等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果只是近似的；有些流體力學(xué)問題，無法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行研究。2023/2/4流體力學(xué)33流體力學(xué)的研究方法——數(shù)值計(jì)算方法建立數(shù)學(xué)模型；合理選用計(jì)算方法；編制計(jì)算程序；上機(jī)計(jì)算，分析結(jié)果，以確定是否滿足要求。2023/2/4流體力學(xué)34流體力學(xué)的研究方法——數(shù)值計(jì)算方法能解決許多用數(shù)學(xué)方法難以求解的問題，從一定意義上講，這種方法是理論分析方法的延伸和拓寬；在計(jì)算機(jī)上用數(shù)值計(jì)算的方法可以很好地模擬流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，節(jié)省研究時(shí)間和經(jīng)費(fèi)；數(shù)學(xué)模型的建立必須以理論分析和實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，而且往往難以包括實(shí)際流動(dòng)的所有物理特性。2023/2/4流體力學(xué)35實(shí)驗(yàn)研究方法水池實(shí)驗(yàn)：船模拖曳實(shí)驗(yàn)

2023/2/4流體力學(xué)36數(shù)值計(jì)算方法如飛行器、汽車、河道、橋梁、渦輪機(jī)流場(chǎng)計(jì)算；湍流、流動(dòng)穩(wěn)定性、非線性流動(dòng)中的數(shù)值模擬；大型工程計(jì)算軟件是研究工程流動(dòng)問題的有力武器。2023/2/4流體力學(xué)37流體力學(xué)的研究方法理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算這三種方法各有利弊，相輔相成理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算；實(shí)驗(yàn)用來檢驗(yàn)理論分析和數(shù)值計(jì)算結(jié)果的正確性；數(shù)值計(jì)算可以彌補(bǔ)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究的不足，對(duì)復(fù)雜的流體力學(xué)問題進(jìn)行既快又省的計(jì)算分析。2023/2/4流體力學(xué)38流體力學(xué)在許多工業(yè)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用采礦工業(yè)化學(xué)工業(yè)石油工業(yè)土木建筑工程人體循環(huán)水利工程造船工業(yè)電力工業(yè)機(jī)械工業(yè)冶金工業(yè)2023/2/4流體力學(xué)39流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用由于空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，人類研制出3倍聲速的戰(zhàn)斗機(jī)。幻影2000F-152023/2/4流體力學(xué)40流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用使重量超過3百噸，面積達(dá)半個(gè)足球場(chǎng)的大型民航客機(jī)，靠空氣的支托象鳥一樣飛行成為可能，創(chuàng)造了人類技術(shù)史上的奇跡。2023/2/4流體力學(xué)41流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用利用超高速氣體動(dòng)力學(xué)，物理化學(xué)流體力學(xué)和稀薄氣體力學(xué)的研究成果，人類制造出航天飛機(jī)，建立太空站，實(shí)現(xiàn)了人類登月的夢(mèng)想。2023/2/4流體力學(xué)42流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用單價(jià)超過10億美元，能抵御大風(fēng)浪的海上采油平臺(tái)2023/2/4流體力學(xué)43流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用排水量達(dá)50萬噸以上的超大型運(yùn)輸船2023/2/4流體力學(xué)44流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用航速達(dá)30節(jié)，深潛達(dá)數(shù)百米的核動(dòng)力潛艇2023/2/4流體力學(xué)45流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用時(shí)速達(dá)200公里的新型地效艇等，它們的設(shè)計(jì)都建立在水動(dòng)力學(xué)，船舶流體力學(xué)的基礎(chǔ)之上。2023/2/4流體力學(xué)46流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用用翼柵及高溫，化學(xué)，多相流動(dòng)理論設(shè)計(jì)制造成功大型氣輪機(jī)，水輪機(jī)，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)等動(dòng)力機(jī)械，為人類提供單機(jī)達(dá)百萬千瓦的強(qiáng)大動(dòng)力。2023/2/4流體力學(xué)47流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用大型水利樞紐工程，超高層建筑，大跨度橋梁等的設(shè)計(jì)和建造離不開水力學(xué)和風(fēng)工程。2023/2/4流體力學(xué)48流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用大型水利樞紐工程，超高層建筑，大跨度橋梁等的設(shè)計(jì)和建造離不開水力學(xué)和風(fēng)工程。2023/2/4流體力學(xué)49流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用大型水利樞紐工程，超高層建筑，大跨度橋梁等的設(shè)計(jì)和建造離不開水力學(xué)和風(fēng)工程。2023/2/4流體力學(xué)50流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用21世紀(jì)人類面臨許多重大問題的解決，需要流體力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，它們涉及人類的生存和生活質(zhì)量的提高。全球氣象預(yù)報(bào)（衛(wèi)星云圖）2023/2/4流體力學(xué)51流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用環(huán)境與生態(tài)控制2023/2/4流體力學(xué)52流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用災(zāi)害預(yù)報(bào)與控制龍卷風(fēng)太平洋暴云2023/2/4流體力學(xué)53流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用火山與地震預(yù)報(bào)2023/2/4流體力學(xué)54流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用發(fā)展更快更安全更舒適的交通工具2023/2/4流體力學(xué)55流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用各種工業(yè)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低能耗，減少污染等等。2023/2/4流體力學(xué)56流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用流體力學(xué)需要與其他學(xué)科交叉，如工程學(xué)，地學(xué)，天文學(xué)，物理學(xué)，材料科學(xué)，生命科學(xué)等，在學(xué)科交叉中開拓新領(lǐng)域，建立新理論，創(chuàng)造新方法。星云2023/2/4流體力學(xué)57流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用流體力學(xué)需要與其他學(xué)科交叉，如工程學(xué)，地學(xué)，天文學(xué)，物理學(xué)，材料科學(xué)，生命科學(xué)等，在學(xué)科交叉中開拓新領(lǐng)域，建立新理論，創(chuàng)造新方法。毛細(xì)血管流動(dòng)2023/2/4流體力學(xué)58流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用生物仿生學(xué)信天翁滑翔

2023/2/4流體力學(xué)59流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用流體力學(xué)需要與其他學(xué)科交叉，如工程學(xué)，地學(xué)，天文學(xué)，物理學(xué)，材料科學(xué)，生命科學(xué)等，在學(xué)科交叉中開拓新領(lǐng)域，建立新理論，創(chuàng)造新方法。工程學(xué)材料學(xué)氣象學(xué)2023/2/4流體力學(xué)60流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用2023/2/4流體力學(xué)611.3流體的定義、特征、連續(xù)介質(zhì)模型2023/2/4流體力學(xué)62流體的定義能夠流動(dòng)的物質(zhì)稱為流體在任何微小切力的作用下都能夠發(fā)生連續(xù)變形的物質(zhì)液體、氣體統(tǒng)稱為流體2023/2/4流體力學(xué)63固體和流體具有不同的特征流體具有流動(dòng)的特征。在給定的切力作用下，固體只產(chǎn)生一定量的變形，而流體將產(chǎn)生連續(xù)變形；當(dāng)切力停止作用時(shí)，在彈性極限內(nèi)固體可以恢復(fù)原來的形狀，而流體只是停止變形。在靜止?fàn)顟B(tài)下，固體能夠同時(shí)承受法向應(yīng)力和切向應(yīng)力，而流體僅能夠承受法向應(yīng)力，只有在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下才能夠同時(shí)承受法向應(yīng)力和切向應(yīng)力。固體有一定的形狀，而流體則取其容器的形狀。2023/2/4流體力學(xué)64固體和流體具有不同的特征固體內(nèi)的切應(yīng)力由剪切變形量（位移）決定，而流體內(nèi)的切應(yīng)力與變形量無關(guān)，由變形速度（切變率）決定。任意改變均質(zhì)流體微元排列次序，不影響它的宏觀物理性質(zhì)；任意改變固體微元的排列無疑將它徹底破壞。固體表面之間的摩擦是滑動(dòng)摩擦，摩擦力與固體表面狀況有關(guān)；流體與固體表面可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的接觸，達(dá)到表面不滑移。2023/2/4流體力學(xué)65液體和氣體具有不同的特征氣體易壓縮液體的流動(dòng)性不如氣體一定質(zhì)量的液體有一定的體積，氣體能夠充滿所能到達(dá)的全部空間。2023/2/4流體力學(xué)66流體質(zhì)點(diǎn)流體力學(xué)中研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)所取的最小流體微元體積無窮小而又包含大量分子的流體微團(tuán)從宏觀上看，和流動(dòng)所涉及的物體的特征長(zhǎng)度相比，該微團(tuán)的尺度無窮小，小到在數(shù)學(xué)上可以作為一個(gè)點(diǎn)來處理。從微觀上看，和分子的平均自由行程相比，該微團(tuán)的尺度又充分大，包含足夠多的分子，使得這些分子的共同物理屬性的統(tǒng)計(jì)平均值有意義。2023/2/4流體力學(xué)67連續(xù)介質(zhì)模型——1755年歐拉提出

不必去研究流體的微觀分子運(yùn)動(dòng)，而只研究描述流體運(yùn)動(dòng)的宏觀物理屬性（如密度、壓強(qiáng)、速度、溫度、粘度、熱力學(xué)能）。可以不考慮分子間存在的間隙，而把流體視為有無數(shù)連續(xù)分布的流體微團(tuán)組成的連續(xù)介質(zhì)。根據(jù)連續(xù)介質(zhì)模型，流體的密度、壓強(qiáng)、速度、溫度等物理量一般在空間和時(shí)間上都是連續(xù)分布的，都應(yīng)該是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值連續(xù)可微函數(shù)，便可用解析函數(shù)的諸多數(shù)學(xué)工具去研究流體的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為流體連續(xù)的研究提供了很大的方便。2023/2/4流體力學(xué)68流體質(zhì)點(diǎn)：含有大量分子而體積足夠小的流體團(tuán)。是能給出流體穩(wěn)定平均值的最小體積單位。1.3.1流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)

連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的涵義：空間任意點(diǎn)上的物理量就是指位于該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的物理量，而且是連續(xù)可微函數(shù)。連續(xù)介質(zhì)假設(shè)：流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)所組成。流體密度：物理上小體積數(shù)學(xué)上：幾何點(diǎn)2023/2/4流體力學(xué)691.3.2流體的物理性質(zhì)

慣性

1.密度（density）比容(specificvolume)：2.重度(gravity)ΔＶΔm2023/2/4流體力學(xué)70

庫侖把一塊薄圓板用細(xì)金屬絲平吊在液體中，將圓板繞中心轉(zhuǎn)過一角度后放開，靠金屬絲的扭轉(zhuǎn)作用，圓板開始往返擺動(dòng)，由于液體的粘性作用，圓板擺動(dòng)幅度逐漸衰減，直至靜止。庫侖分別測(cè)量了普通板、涂臘板和細(xì)沙板，三種圓板的衰減時(shí)間。流體的粘性牛頓粘性應(yīng)力公式2023/2/4流體力學(xué)71

流體的粘性牛頓粘性應(yīng)力公式三種圓板的衰減時(shí)間均相等。庫侖得出結(jié)論:衰減的原因，不是圓板與液體之間的相互摩擦，而是液體內(nèi)部的摩擦。2023/2/4流體力學(xué)72流體中水平運(yùn)動(dòng)平板的受力牛頓平板實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表明：與上平板接觸的流體以U的速度運(yùn)動(dòng)速度；與下平板接觸的流體靜止不動(dòng)；中間流體速度均勻變化，各流體層之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。流體的粘性牛頓粘性應(yīng)力公式y(tǒng)hFAU2023/2/4流體力學(xué)73

流體的粘性1.牛頓內(nèi)摩擦定律——Newton’s實(shí)驗(yàn)：發(fā)現(xiàn)粘附現(xiàn)象（內(nèi)摩擦力）；發(fā)現(xiàn)內(nèi)摩擦（剪應(yīng)）力和變形速率呈線性yhFAU層流間內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力產(chǎn)生原因：分子引力；分子動(dòng)量交換。剪切應(yīng)力比例系數(shù)稱動(dòng)力粘性系數(shù)，簡(jiǎn)稱粘度單位(Pa.s)2023/2/4流體力學(xué)74各流層間的切向應(yīng)力和速度梯度成正比；速度梯度越大，切向應(yīng)力越大，能量損失也越大；靜止流體或流體以相同速度流動(dòng)，速度梯度等于零，粘性表現(xiàn)不出來。牛頓粘性應(yīng)力公式

流體的粘性2023/2/4流體力學(xué)75

粘性產(chǎn)生的原因(1)液體之間的粘性力主要由分子內(nèi)聚力形成溫度升高，粘性減小(2)氣體之間的粘性力主要由分子動(dòng)量交換形成溫度升高，粘性增大壓強(qiáng)的變化對(duì)氣體和液體的粘性影響不大。2023/2/4流體力學(xué)76粘性(viscosity)3.牛頓流體和非牛頓流體

牛頓流體:

的流體。剪應(yīng)力和變形速率滿足線性關(guān)系。

非牛頓流體：的流體。剪切應(yīng)力和變形速率不滿足線性關(guān)系。

m<1m=1m>1牛頓流體和非牛頓流體O2.理想流體與粘性流體

理想流體：的流體（無粘性流體）

粘性流體：的流體（真實(shí)流體）擬塑性體脹流型流體2023/2/4流體力學(xué)77體積壓縮率：在一定溫度下單位壓強(qiáng)增量引起的體積變化率也稱為壓縮性系數(shù)負(fù)號(hào)是由于和異號(hào)單位：Pa-1或m2/Nk值大的流體容易壓縮流體的壓縮性2023/2/4流體力學(xué)78不可壓縮流體：

液體和低速流動(dòng)的氣體（Ｕ<70m／s）可作為不可壓縮流體處理。但水中爆炸、擊水或研究水聲的傳播等問題中，必須考慮液體的壓縮性。壓縮性：流體的密度或容積隨壓力或溫度變化的性質(zhì)。流體都是可壓縮的。壓縮性（compressibility）

(bulkmodulus)2023/2/4流體力學(xué)79體膨脹系數(shù)：在一定壓強(qiáng)下單位溫升引起的體積變化率單位：1/℃或1/K

值大的流體容易壓縮一般需要同時(shí)考慮溫度和壓強(qiáng)對(duì)氣體體積和密度的影響

流體的膨脹性2023/2/4流體力學(xué)801.4流體的界面現(xiàn)象和性質(zhì)1.互不摻混流體界面上存在表面張力（surfacetension）2.流體與固壁界面表面張力

毛細(xì)現(xiàn)象：氣、液、固三種界面之間的浸潤(rùn)作用。3.流-固界面上速度的連續(xù)性粘性流體：界面上流體速度和固體運(yùn)動(dòng)速度相等。（無滑移條件）理想流體：界面上允許流體切向滑移，但不能穿透，即界面上流-固速度的法向投影相等（不可穿透條件）2023/2/4流體力學(xué)81自由液面附近的液體分子分別受到周圍氣體和液體分子的引力作用。液體分子引力大于氣體分子引力。液體分子間引力作用范圍在影響球內(nèi)。表面張力具有表面張力的條件：2023/2/4流體力學(xué)82距離液面大于影響球半徑r的范圍內(nèi)，液體分子引力相互平衡。

距離液面小于影響球半徑r的范圍內(nèi)，液體分子引力不能平衡，合成一個(gè)拉向液體內(nèi)部的合力，合力作用的結(jié)果是使液體自由