文档介绍：流体运动的描述2. 2迹线、 本构关系物质的宏观形态(固体、液体、气体)?固体?当作用在物体上的力发生微小变化时,它的形状及其组成微元之间相对位置的变化也是微小的。(不易变形)?液体、气体(流体)?就力学性质而言,这两种状态是基本相同的:没有特定的形状,对于均质的物体而言,其不同微元还可以自由地重新排列而不影响流体的宏观性质。?当适当选取的力作用于物体时,无论这个力多大,流体组成微元间的相对位置都可以产生不小的变化(易变形)(固体?液体?气体)?固体和液体间并没有明显的界限?触变质(如胶冻或油漆):当它们被静放一段时间后,其性质为弹性固体;当它们受到摇晃、搅动等剧烈变形后,又失去弹性而像液体?沥青:在一般情形下为固体,但如果施加长时间的力,它的变形也象流体那样可以无限增大?浓的高分子溶液,也具有固液两类行为?气体和液体之间的差别不是本质的?都是稳定的相态,都呈现出流动性(或易变形性)?区别:密度,体积弹性(可压缩性)?宏观性质的差异直接与“物质的分子热运动状态和分子之间的相互作用存在着不同的情形”有关?任何物质都不是连续体,而是由处于分离状态的大量粒子所组成,即分子、原子,它们之间存在相互作用力?物质呈现一定的宏观状态,是由于某种平均能量水平的大量分子,在分子制约下所采用的排列方式和运动方式的宏观表现?粒子间的作用力?粒子电离后形成的库仑力(Columb)?粒子与粒子间的共价结合力?粒子极化产生的范德华力(Van de Waals)?分子间作用力与分子间距的关系?对于简单分子组成的物质,常温常压下,分子间距的量级?气相分子:液相分子(水):?固相分子:~d0(液体分子间的距离比固体的稍大,1/3左右) 0 0 0100 0 ( 10 ) ( )( ) ( ) ( ) 0 ( 10 ):: 10atrss r as ts r arsF d mrF s trF F Fr rF r F r F r r mU F drd d m??? ?????? ?? ?? ???? ?????? ??引力(attraction):斥力(repulsion):合力(sum):势能分子有效直径,3 10 ~ 10mm d???? ??6 3103023103 10 ~ 1018mm d???? ??物质的微观性质?气体?分子间距>10 d0 ,分子力为弱相互作用,此时,只要分子的平均动能足够大,单个分子就能克服邻近分子的吸引力而处于一种自由运动状态,也就是说分子在邻近分子力场中具有的势能远小于分子本身具有的动能,势能可以被忽略?在偶尔的场合下,高能量分子也可能在运动过程中与其他分子十分靠近,出现分子间短暂的强相互作用,通常,这种偶然出现的强相互作用过程被称为碰撞?对于分子热运动平均能量高的物质,在分子碰撞以外的绝大部分时间,分子都处于自由状态,大量分子的自由运动就呈现出高度混乱的情景,?物质的微观性质?固体?分子间距~ d0 ,固体分子的热运动是处于低能量状态,每个分子的运动受到分子间作用力的强大束缚,因而只能围绕着一个固定位置振动?典型的固体是晶体,晶体的分子或原子在相当大的范围内(一个晶粒)作规则整齐的排列,这种物质结构称为“长程有序”。由于大量分子整齐排列并处于强相互作用之下,这种结构有很强的保持能力,宏观上表现出很大的刚度。?另一类不典型的固体,如玻璃,称为非晶态固体或无定形固体,其原子或分子的排列表现为“短程有序”和“长程无序”。这类物质分子的排列方式和液体很接近,不同点只是非晶态固体在常温下仍具有阻止物体继续变形的极大抗拒力,因而可以看成是粘度极高的“过冷液体”。(非晶态固体的粘性系数值高达天文数字,从力学的角度看,把它们归为流体很不实际,故通常仍旧作为固体对待)?液体?液体分子间距:~ d0?从简单的宏观测量来看,液体分子排列的紧密程度和固体并没有多大的差别?固体溶化成液