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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。,1.2 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):,1.3 流体的物理性质,1.3.1 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Newtons 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,1.3.2 粘性(viscosity),运动粘性系数(m2/s)。,(常温常压下),1.3.2 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。,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(70ms)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。,1.3.3 压缩性(compressibility),(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),1.3.3压缩性(compressibility),1.4 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),1.5 作用在流体上的力,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,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:,压力是唯一的表面力,指向作用面的内法线方向;压力只是位置和时间的函数,与作用面的方位无关。,The pressure at a point in a fluid at rest, or in motion, is independent of direction as long as there are no shearing stresses present. This important result is known as Pascals law.,可以证明:,
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