文档介绍：工程流体力学水力学课件
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第一章流体力学的基本知识
流体力学是研究流体平衡和运动的力学规律机及其应用的科学。它在环境保护、市政建设、土木建筑、交通运输、化工、机械、动力、航空、水利等工程中，得到了广泛的应用。
第一节流体的基本特性及流体力学的基本概念
一、流体的基本特性
流体运动的规律与作用于流体的外部因素及条件有关，但主要决定于流体本身的内在物理性质，流体的主要物理性质有：
（一）、易流动性
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固体在静止时，可以承受切应力。流体在静止时，不能承受切应力，只要在微小的切应力作用下，就会发生流动而变形。流体在静止时不能承受切应力抵抗剪切变形的性质称易流动性。流体也被认为不能抵抗拉力，而只能抵抗对它的压力。
（二）质量•密度
流体和其它物质一样，具有质量。流体单位体积内所具有的质量称密度，以ρ表示。对于均质流体，设体积为V的流体具有的质量为m，则密度ρ为
（1-1）
密度的单位为kg/m3。
流体的密度随温度和压强的变化而变化。
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实验证明，液体的这些变化甚微，因此，在解决工程流体力学的绝大多数问题时，可认为液体的密度为一常数。计算时，一般采用水的密度值为1000kg/m3, kg/m3（20℃）。
（三）、重量•重度
地球对流体的引力，即为重力，用重量来表示。流体单位体积内所具有的重量称重度或容重或重率，以γ表示。对于均质流体，设体积为V的体积具有的重量为G，则重度γ为
（1-2）
重度的单位为N/m3。
由运动规律知，G=mg，g为重力加速度（一般可视为常数，）。
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因此，可得
（1-3）
或
（1-3a）
水和空气的重度值计算时，×103N/m3,×103N/ m3。
（四）粘性
流体在运动时，具有抵抗剪切变形能力的性质，称粘性。它是由于流体内部分子运动的能量的运输所引起。当某流层对于相邻层发生相对位移而引起体积变形时，在流体中所产生的切力（也称内摩擦力）就是这一性质的表现。由于内
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摩擦力，流体的部分机械能转化为热能而消失。由实验得知，在流体的二维平行直线运动中，如图1-1所示，流层间的切力（内摩擦力）T的大小与流体的粘性有关，并与速度梯度和接触面积A成正比，而与接触面积上的压力无关，即
图 1-1
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(1-4)
单位面积上的切力，即切应力τ为
(1-4a)
式中μ为与流体粘性有关的系数，称粘度，单位为Pa•s。流体的粘度是粘性的度量，它的值愈大，粘性的作用愈大。μ的数值随流体的种类而不同，且随流体的压强和温度而发生变化。它随压强的变化不大，一般可忽略；但随温度的改变而变化较大。对于液体来说，随着温度升高，粘度值则减少；对于气体来说则反之。
（五）压缩和膨胀性
当作用在流体上的压强增大时，体积减少；压强减少时，体积增大的性质称流体的压缩性,
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实际际上有可称六的弹性。当流体所受的温度升高时，体积膨胀；温度降低，体积收缩的性质称流体的膨胀性。流体的压缩性，一般以压缩系数β和体积模数K来度量。设流体体积为V，压强增加dp后，体积减少dV，则压缩系数β为
(1-5)
式中负号表示压强增大，体积减少，使β为正值。β的单位为m2/N。
因为质量为密度与体积的乘积，流体压强增大，密度也增大，所以β也视为密度的相对增大值与压强增大值之比，即