第119講 流體力學(一)(2011年新版)

1、聯(lián)系聯(lián)系QQ1165557537QQ1165557537第六章第六章流體力學流體力學第一節(jié)第一節(jié)流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)一、流體和連續(xù)介質(zhì)模型一、流體和連續(xù)介質(zhì)模型流體包括液體和氣體。液體的體積有一定的大小并可以形成自由表面；氣體則沒有固定的體積，能充滿整個容器。兩者都幾乎不能承受拉力在靜止狀態(tài)下不能承受任何微小的剪切力，在剪切力作用下將產(chǎn)生連續(xù)的變形（即流體的易流動性）。承受壓力時，液體不容易被壓縮氣體則容易被壓縮。液體和

2、氣體都是由分子組成的。這些分子不斷地作無規(guī)則的熱運動，分子之間又存在著空隙。因此，從微觀的角度看，對流體的物理量的描述在時間上的分布是不連續(xù)的，在空間上的分布也是不連續(xù)的。但是，標準情況下，在每立方厘米的氣體中約有2.71019個分子，在每立方厘米的液體中約有3.31022個分子。也就是說，工程問題中，任何一個宏觀體積所包含的分子數(shù)目都是非常多的，而我們所感興趣的流體的宏觀特性就變成了所包含的大量分子的統(tǒng)計平均特性。因此，我們所討論的流

3、體并不以分子作為對象而是以一個引進的連續(xù)介質(zhì)模型進行研究：認為流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點所組成的?；蛘哒f流體質(zhì)點完全充滿所占空間，沒有空隙存在。描述流體運動的宏觀物理量如密度、速度、壓強、溫度等等都可以表示為空間和時間的連續(xù)函數(shù)，這樣，就可以充分利用連續(xù)函數(shù)來對流體進行研究，不必考慮其微觀的分子運動，只研究流體的宏觀的機械運動。二、慣性、質(zhì)量和密度二、慣性、質(zhì)量和密度慣性就是物體所具有的反抗改變原有運動狀態(tài)的物理性質(zhì)。表示慣性大小的物理

4、量是質(zhì)量。質(zhì)量愈大，慣性愈大，運動狀態(tài)愈難改變單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為密度，以ρ表示。對于均質(zhì)流體式中M為質(zhì)量，以千克（kg）計V為體積，以立方米（m3）計。所以ρ的單位為kgm3密度與溫度和壓強有關，表611列出了在標準大氣壓下幾種常見流體的密度值。體的μ值隨溫度升高而減小氣體的μ值隨溫度升高而增大。在實用范圍內(nèi)μ值可以認為與壓強的變化無關。在流體力學中還常常出現(xiàn)μρ的形式，我們將它稱為運動黏性系數(shù)（運動黏度），用υ表示：υ的單位為

5、m2／s或cm2／s表612和表613中列出了水和空氣的動力黏性系數(shù)μ和運動黏性系數(shù)υ隨溫度變化的情況.并不是所有流體都符合牛頓內(nèi)摩擦定律的。有些流體不滿足切應力與角變形速度成正比的關系，或者說它們的μ值并非與τ無關；這些流體如泥漿、油漆、接近凝固的石油等等被稱為非牛頓流體，而符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體如水、空氣等則稱為牛頓流體。本教材中只討論牛頓流體.四、壓縮性四、壓縮性流體的壓縮性指流體體積隨壓強而變的特性。壓強增大，流體體積減小。通