文档介绍：第1章流体的物理性质( Physical Properties of Fluid )
目的:
流体的物理性质是决定流体运动规律的内因。
内容:
连续介质假设
流体的流动性、粘性、可压缩性等物理性质
作用在流体上的力。
流体质点:含有大量分子而体积足够小的流体团。是能给出流体稳定平均值的最小体积单位。
流体的连续介质假设
连续介质假设的涵义:空间任意点上的物理量就是指位于该点的流体质点的物理量,而且是连续可微函数。
连续介质假设:流体是由连续分布的流体质点所组成。
流体密度:
物理上小体积数学上:几何点
密度(density) : ( ) in the SI system
比容(specific volume):
重度(specific weight): ( )
比重(specific gravity):
流体的物理性质
流动性(fluidity)
——流动性、粘性、可压缩性、扩散性和热传导性。
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。
1. 牛顿内摩擦定律——Newton’s 实验:
发现粘俯现象(内摩擦力);
发现内摩擦(剪应)力和变形速率呈线性
粘性(viscosity)
——运动粘性系数(m^2/s)。
(常温常压下)
y
b
F
A
U
——内摩擦力。产生原因:分子引力;分子动量交换。
——动力粘性系数()。值越大,流体越粘,抵抗变形运动的能力越强。
粘性(viscosity)
3. 牛顿流体和非牛顿流体
牛顿流体: 的流体。剪应力和变形速率满足线性关系。
非牛顿流体: 的流体。剪切应力和变形速率不满足线性关系。
m<1
m=1
m>1
牛顿流体和非牛顿流体
O
2. 理想流体与粘性流体
理想流体: 的流体(无粘性流体)
粘性流体: 的流体(真实流体)
不可压缩流体:
液体和低速流动的气体(U<70m/s)可作为不可压缩流体处理。但水中爆炸、击水或研究水声的传播等问题中,必须考虑液体的压缩性。
压缩性:
流体的密度或容积随压力或温度变化的性质。流体都是可压缩的。
pressibility)
(bulk modulus)
其中, 。
声速(speed of sound): (isentropic)
完全气体(Perfect or Ideal Gas):
(the equation of state)
正压流体:
(isothermal process) (isentropic process)
)
流体的界面现象和性质
1. 互不掺混流体界面上存在表面张力(surface tension)
2. 流体与固壁界面表面张力
  毛细现象:气、液、固三种界面之间的浸润作用。
3. 流-固界面上速度的连续性
粘性流体:界面上流体速度和固体运动速度相等。
(无滑移条件)
理想流体:界面上允许流体切向滑移,但不能穿透,即界面上流-固速度的法向投影相等
(不可穿透条件)
作用在流体上的力
重力场中:
单位质量质量力:
质量力的合力:
1. 质量力(体积力):透过物质传递的力。
分离体内任取一微元体积,其质量
S
V
2. 表面力:外界通过接触传递的力,用应力来表示。
表面力的合力:
3. 理想(静止)流体中一点处的应力—— Pascal’s law
理想(静止)流体中没有切应力,只承受压力,不能承受拉力表面力只有法向压应力p
S
V