文档介绍：《流体力学》 ------电子教案
总学时:32学时 其中课堂教学32学时
教材《流体力学泵与风机》
蔡增基龙天渝主编 中国建筑工业出版社出版
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2/21/2018
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目
录
第一章绪论
第二章流体静力学
第三章流体动力学基础
第四章流动阻力和能量损失
第五章孔口管嘴管路流动
第六章相似原理和因次分析
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第一章绪论
§ 流体的定义和特征
§ 流体的主要物理性质
§ 作用在流体上的力
§ 流体的力学模型
目的:流体的物理性质是决定流体运动规律的内因。
本章重点:流体特征、粘性、连续介质、力的分类
本章难点:粘性、隔离体
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§ 流体的定义和特征
1. 流体的定义和特征
物质常见的存在状态是固态、液态和气态,处在这三种状态下的物质分别称为固体、液体和气体。
通常说能流动的物质为流体,由于液体和气体易流动,统称为流体。
流体与固体的根本区别在于对外力的抵抗能力不同。固体能够承受一定范围内的各种力,固体的变形与受力的大小成正比。而流体几乎不能承受拉力,流体在任意小的剪切力作用下,将发生连续不断地变形,剪切力消失,变形停止。
:在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的
物质,称为流体。
:易流动性。
由此可用各种方法和容器输送,压力向各个方向传递。
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2. 液体与气体的区别
液体的流动性小于气体;
液体具有一定的体积,并取容器的形状; 气体充满任
何容器,而无一定体积。
流体和固体具有上述不同性质是由于分子间的作用力不同造成的。在相同体积的固体和流体中,流体所含的分子数目比固体少得多,分子间的空隙就大得多,因此流体分子间的作用力小,分子运动强烈,从而决定了流体具有流动性和不能保持一定形状的特性。流体中所包括的液体和气体除具有上述共同特性外,还具有如下的不同特性:液体的分子距和分子的有效直径差不多是相等的,当对液体加压时,只要分子距稍有缩小,分子间的斥力就会增大以抵抗外压力。所以,液体的分子距很难缩小,即液体很不易被压缩,以致一定重量的液体具有一定的体积,液体的形状取决于容器的形状,并且由于分子间吸引力的作用,液体有力求自身表面积收缩到最小的特性。所以,当容器的容积大于液体的体积时,液体不能充满容器,故在重力的作用下,液体总保持一个自由表面(或称自由液面),通常称为水平面。
气体的分子距比液体的大,在0℃、1个标准大气压强(101325Pa)下,× 10 -7cm,×10-8cm,分子距比分子平均直径约大十倍。因此,只有当分子距缩小很多时,分子间才会出现斥力。可见,气体具有很大的压缩性。此外,因其分子距与分子平均直径相比很大,以致分子间的吸引力微小,分子热运动起决定性作用,所以气体没有一定形状,也没有一定的体积,它总是能均匀充满容纳它的容器而不能形成自由表面。
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§ 流体的主要物理性质
:维持原有运动状态的能力称为惯性。表征某一流体惯性大小的可用该流体的质量或密度:
( )
—流体的密度,kg/m3;
—流体的质量,kg;
—流体的体积,m3。
:流体受地球引力作用的特征,用容重表示:
kN/m3
(1-1)
(1-2)
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在流体力学中水的用4 时的值:
***:
空气:
℃
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表1-1 在标准大气压下常用液体的物理性质
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表1-2 在标准大气压和20℃常用气体性质
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随着压强的增加,流体体积缩小;随着温度的增高,流体体积膨胀,这是所有流体的共同属性,即流体的压缩性和膨胀性。
1)液体的热胀性
在一定的压强下,流体的体积随温度的升高而增大的性质称为流体的膨胀性。流体膨胀性的大小用体积膨胀系数来表示,它表示当压强不变时,升高一个单位温度所引起流体体积的相对增加量,即
(1-3)
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