第02講緒論流體的物理性質(zhì)

1.3流體的定義、特征、連續(xù)介質(zhì)模型流體的定義能夠流動(dòng)的物質(zhì)稱(chēng)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(chēng)為流體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(lái)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。固體和流體具有不同的特征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。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(mǎn)所能到達(dá)的全部空間。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(wú)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(wú)窮小，小到在數(shù)學(xué)上可以作為一個(gè)點(diǎn)來(lái)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。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）?？梢圆豢紤]分子間存在的間隙，而把流體視為有無(wú)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。1.4作用在流體上的力1.4.1表面力與周?chē)黧w或物體的相互作用力，分布于有限流體的表面又稱(chēng)近程力、接觸力

1.4.1表面力1.4.2質(zhì)量力作用在微團(tuán)內(nèi)均勻質(zhì)量的質(zhì)心上，由流體質(zhì)量所引起。質(zhì)量力的大小與流體的質(zhì)量成正比質(zhì)量通常和微團(tuán)的體積成正比又稱(chēng)為體積力，是一種非接觸力又稱(chēng)長(zhǎng)程力

僅受重力作用：——單位質(zhì)量質(zhì)量力1.4.2質(zhì)量力

1.5流體的主要物理性質(zhì)

1.5.1流體的密度、相對(duì)密度、比體積、混合氣體的密度

流體的密度密度是流體的重要物理屬性，表征流體的質(zhì)量在空間的密集程度。密度的定義：?jiǎn)挝惑w積流體所具有的質(zhì)量。均質(zhì)流體非均質(zhì)流體

流體的密度密度的單位kg/m3密度與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)常見(jiàn)流體的密度表1.5.1表1.5.2流體的相對(duì)密度在共同的特定條件下某一流體的密度與另一參考流體的密度之比參考流體選為相同條件的純水（以往常選4℃時(shí)的純水）流體的比體積單位質(zhì)量流體所占有的體積，即密度的倒數(shù)

比體積的單位m3/kg混合流體的密度混合氣體的密度混合液體的密度

1.5.2流體的壓縮性和膨脹性

流體的壓縮性體積壓縮率：在一定溫度下單位壓強(qiáng)增量引起的體積變化率也稱(chēng)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體積模量K：壓縮率的倒數(shù)單位：PaK值大的流體不容易被壓縮流體的壓縮性液體和氣體都具有壓縮性，二者壓縮性大小不同。液體的壓縮性小，通常視為密度不變的不可壓縮流體。氣體的壓縮性大，通常視為密度可變的可壓縮流體。工程中是否考慮流體的壓縮性，要根據(jù)具體情況確定：水下爆炸：水也要時(shí)為可壓縮流體。當(dāng)氣體流速比較低時(shí)也可以視為不可壓縮流體。流體的膨