宁夏大学《流体力学》课件-第1章流体的主要物理性质.pptVIP

* 第1章 流体的主要物理性质 1.1 连续介质概论 1.2 流体的密度和相对密度 1.3 流体的粘性 1.4 流体的膨胀性和压缩性 * 1.1 流体的主要物理性质 一、流体的物理属性 1、物质基本属性 （1）由大量分子构成； （2）分子不断作随机热运动； （3）分子与分子间存在分子力作用。 * 属 性 物质 形式 分子结构 分子力 形 状 受 力 流体 疏松 小 无固定形状 压力、流动流体可以受切力 固体 紧密 大 有固定形状 拉、压、切 2、 流体与固体属性比较 固体 液体 气体 形状 体积 压力 拉力 剪切力 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? － ? ? ? ? * 属 性 物质 形式 分子距 压缩性 体积 液体 小 基本不可压 一定 气体 大 可压缩 充满空间 3、气体与液体属性比较 * 二、流体质点的概念 1、定义：流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大的任意一个物理实体，也称流体微团 。 2、流体质点具有四层含义： （1）宏观尺寸非常小； （2）微观尺寸足够大； （3）是包含有足够多分子的一个物理实体； （4）形状可以任意划分。 * 三、连续介质的概念 把流体视为由无数连续分布的流体微团所组成的连续介质，这就是流体的连续介质假设。  这些连续介质具有宏观的一切基本力学性质。 连续介质模型4 连续介质模型 不适用 稀薄气体， 激波面等 * 1.2 流体的密度和相对密度 一、密度 定义:单位体积流体所具有的质量称为流体的密度， 以符号ρ表示。 一点上流体密度为： 如果流体是均质的，则： 4oc蒸馏水的密度： * 二、相对密度 定义:流体的相对密度是指某种均质流体的质量与相同体积下4℃蒸馏水质量之比，也即二者密度之比，相对密度是一个无量纲数，以符号d表示。 由于， 所以，流体密度与相对密度的关系为： * 1.3 流体的粘性 粘性的概念：流体运动时内部产生切应力的性质叫作流体的粘性。 粘性是流体阻止发生剪切变形或角变形的一种特性。 1.3.1 粘性产生的原因 ： 分子间的相互引力； 分子不规则热运动所产生的动量交换 * 1.3.2 牛顿内摩擦定律 1、实验结论： （1）F与流体的种类有关； （2）与流体层之间接触面 积成正比； （3）与流体的速度梯度成正比； （4）与压强无关。 * 2、公式 （1）摩擦力： 切应力： 式中：F—外力或内摩擦力（N）； A—平板与液层的接触面积（m2）； V—平板运动速度（m/s）； δ—液层厚度（m）； μ—动力粘度（Pa?s）； V/δ —速度梯度 。 * （2）一般形式（微分形式） 摩擦力： 切应力： 式中： ? — 切应力（N/ m2 ）; dV/dy—速度梯度。 物理意义：切应力与速度梯度成正比。 * 非牛顿流体 1、塑性流体：污水、钻井泥浆； 2、假塑性流体：油漆、纸浆； 3、涨塑性流体：淀粉等 1 2 3 n<1 n>1 * 1.3.3 流体的粘度 (1) 粘度的定义及单位 1）动力粘度μ： 由 : 得 单位：帕·秒 （Pa · s） 物理意义：单位速度梯度下的切应力。 运动粘性系数 m2/s 运动粘性系数? ? 不能真实反应流体粘性的大小 水 空气 动力粘性系数 ? 运动粘性系数 ? 1.002 ?10-3 1.003 ?10-6 1.81 ?10-5 1.5 ?10-5 * （2）粘度的变化规律 温度升高 压强升高 液体粘度?（?） 降低 增大 气体粘度?（?） 增大 降低 1.3.4 理想流体的概念 假定不存在粘性，即其?=?=0的流体为理想流体或无粘性流体。 * [例题1-1] 图1-3是一根内直径D＝74mm的垂直圆管；管内有一质量为2.5kg的活塞，其d＝73.8mm，L＝150mm。活塞与圆管完全对中，两者间隙为0.1mm，间隙中充满润滑油膜。润滑油粘度μ＝7×10-3Pa·s。若不考虑空气