流体的定义和连续介质模型.pdf

课程：船舶流体力学

主讲人：万德成

章节：第1章流体的基本特性

内容：1.1流体的定义和连续介质模型

流体的定义

ShanghaiJiaoTongUniversity

船舶流体力学的研究对象是流体

什么是流体呢？

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我们都知道物质的存在形态有三种形式：

固体(solid)，液体(liquid)和气体(gas)

气体（水蒸气）

液体（水）

固体（冰）

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固体：有固定形状和体积

液体：无固定形状，有一定的体积

气体：既无固定形状，也无固定体积

固体

液体气体

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为了便于从力学特性的角度区分固体、气体和液体，

首先把物体表面的受力分解为法线方向和切线方向的

两部分：

•沿法线方向的受力称为法向力，

包含垂直于物面向内的压力和垂拉力

直于物面向外的拉力；

•沿切线方向的受力称为剪切力压力

剪切力

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在流体力学中，这些力常用表面上的分布密度来表达，

称为应力。

因此，相应地有：

法向应力（与表面垂直）

法向应力（拉应Fn

力或压应力）：dA

切向应力Ft切向应力

（剪切应力）：dA（与表面

相切）

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从微观和受力的角度再来看这三种形态：

•固体：分子间作用力大，分子只能在平

衡位置作微小振动；能承受压力、拉力

和剪切力。

•气体：分子间作用力很小，分子接近自

由运动，不能承受拉力和剪切力。

•液体：分子间作用力介于固体和气体之

间，不能承受拉力和剪切力。和气体一

样没有固定形状，但有一定的体积。

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气体和液体与固体明显不同：

它们不能承受拉力和剪切力。即使在很小剪切力作用

下，都会产生连续不断的变形，这种连续的变形称为

流动。