流體及其基本特性的認識

流體及其基本特性的認識第一節(jié)流體力學的研究對象、任務(wù)及其應(yīng)用研究對象：流體（液體和氣體）任務(wù)：流體平衡和運動的力學規(guī)律工程技術(shù)應(yīng)用分類：理論流體力學、工程流體力學；水力學、氣體動力學組成：流體靜力學、流體動力學應(yīng)用第二節(jié)作用在流體上的力表面力：作用在流體表面，與作用表面面積成正比。如摩擦力、壓強等。表達形式：切向分力（切應(yīng)力或摩擦應(yīng)力）法向分力（壓應(yīng)力或正壓強）0PnZYXdA法向應(yīng)力與n平行,切向應(yīng)力與n垂直方向為表面力具有傳遞性質(zhì)量力：均勻作用在流體的每一質(zhì)點上，與流體的質(zhì)量成正比。如重力、直線慣性力和離心慣性力等。第三節(jié)流體的主要力學性質(zhì)流體的基本特征：流動性（靜止流體不能承受拉力和切力，否則就拉斷或產(chǎn)生流動）；能承受壓力；流體運動的2個特點：流體的形狀：與容器或流道等邊界形狀有關(guān)與力學性質(zhì)的關(guān)系：變形與力學性質(zhì)密切相關(guān)（不同力學性質(zhì)的流體，即使邊界條件相同也會產(chǎn)生不同的運動）流體的主要力學性質(zhì)：密度、容重、壓縮性、熱脹性、粘滯性一、密度和容重密度：表示質(zhì)量特性；概念，符號與單位：單位體積流體具有的質(zhì)量；符號ρ；單位kg/m3均質(zhì)流體與非均質(zhì)流體：密度分布均勻與否容重：表示重力特性；概念，符號與單位：單位體積流體所受的引力；符號γ；單位N/m3與密度的關(guān)系：γ=ρg

注意：密度、容重分別與海拔位置的關(guān)系！例題1-1例題1-1已知煤油的密度ρ=800kg/m3，求其容重。3L煤油的質(zhì)量和重量各是多少？解：容重

γ=ρg=800X9.81=7848N/m33L煤油的質(zhì)量、重量分別為：

M=ρV=800X0.003=2.4kgG=γV=7848X0.003=23.54N二、壓縮性和熱脹性定義（注意前提條件?。嚎s性：一定溫度下，流體受壓時體積減小、密度增大的性質(zhì)。熱脹性：一定壓力下，流體受熱時體積增大、密度減小的性質(zhì)。液體的壓縮性和熱脹性表達方式與計算：查表例題1-2、1-3（如何計算水的膨脹率？）例題1-2：0℃的水在5個大氣壓時體積為1m3，當壓強增加到10個大氣壓時，其體積變化多少？體積的變化率為多少？解：例1-3一個大氣壓下，100kg質(zhì)量的水，溫度從5℃升高到85℃，水的體積膨脹了多少？分析：

1)先查水的物性表（表1-3）獲得5℃、85℃時水的密度分別為1000kg/m3,968.7kg/m3;(M=ρV)2)再計算溫度變化后的膨脹量ΔV=3.23L；

3）最后計算膨脹率ΔV/V=3.23%。氣體的壓縮性和熱脹性特點：受壓強p和溫度T的影響很大氣體狀態(tài)方程:p/ρ=RTp—氣體的絕對壓強，PaT—熱力學溫度，KR—氣體常數(shù)，J/kg.K;R=8314/氣體分子量，空氣的R=287J/kg.K三、粘滯性內(nèi)摩擦力的概念：流動流體內(nèi)部產(chǎn)生的阻礙相對運動的力粘滯性的定義：抵抗變形的性質(zhì)牛頓內(nèi)摩擦定律（只適用牛頓型流體）粘滯性與流動還是靜止無關(guān)，受T影響大、受p影響較小動力粘性系數(shù)與單位：

,單位為N.s/m2運動粘性系數(shù)與單位：

,單位為m2/s粘性nd1粘性nd2F=μAU/H=μdu/dyYXU0dyFu+duuH牛頓流體粘性實驗牛頓非牛頓流體ττ0dv/dzo膨脹型流體牛頓流體擬塑性流體塑性流體例：汽缸內(nèi)壁的直徑D=12cm，活塞的直徑d=11.96cm，活塞長度L=14cm，活塞往復(fù)運動的速度為1m/s，潤滑油的μ

=0.1Pa·s。求作用在活塞上的粘性力。解：注意：面積、速度梯度的取法dDL例：旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計，外筒固定，內(nèi)筒轉(zhuǎn)速n=10r/min。內(nèi)外筒間充入實驗液體。內(nèi)筒r1=1.93cm，外筒r2=2cm，內(nèi)筒高h=7cm，轉(zhuǎn)軸上扭距M=0.0045N·m。求該實驗液體的粘度。解：注意：1.面積A的取法；

2.單位統(tǒng)一hnr1r2得表面張力和毛細現(xiàn)象1.表面張力σ：由分子的內(nèi)聚力引起單位：N/m發(fā)生在液氣接觸的周界、液固接觸的周界、不同液體接觸的周界2.毛細現(xiàn)象：液固接觸液固間附著力大于液體的內(nèi)聚力液固間附著力小于液體的內(nèi)聚力凹上升凸下降σσσσhθhθ第四節(jié)流體的力學模型（略提概念）連續(xù)介質(zhì)與非連續(xù)介質(zhì)模型不可壓縮與可壓縮流體的力學模型理想流體與粘性流體（實際流體）的力學模型質(zhì)點假設(shè)流體力學的模型連續(xù)介質(zhì)流體微元——具有流體宏觀特性的最小體積的流體團理想流體不考慮粘性的流體不可壓縮性

ρ=c本章要點與作業(yè)本章