流体力学流体特性

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1、1.1流体的力学特性和连续介质模型一、流体的力学特性在剪切力停止作用时，流体不作任何恢复变形；▲在流体内部压强可向任何方向传递；▲在一定条件下流体内部可形成超乎想象的复杂结构。▲在剪切力持续作用下，流体能产生无限大的变形流体的力学定义是：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质，称为流体。流体与固体在宏观力学行为方面的主要差异是流体具有易变形性易变形性表现在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形。1.1流体的力学特性和连续介质模型二、连续介质模型1流体质点概念(2)将临界体积范围内的分子平均特性赋于此点。2连续

2、介质假设：假设流体是由连续分布的流体质点组成的介质。(1)无线性尺度、无热运动的点不研究复杂的分子运动，而着眼于宏观运动介质连续，可引用数学方法好处x0yz·Pvv*v分子效应连续介质3、应用限制：分子自由程/几何尺寸《0.01足够小的体积含有足够多的分子1.2作用在流体上的力1作用力的分类（1）质量力（体积力）重力惯性力电磁力流体力学单位质量流体的质量力（2）表面力将分解为法向和切向即压强（理想或静止流体）1.3流体的压缩性和膨胀性一、流体的压缩性一定温度下升高一个单位压强时，体积的相对缩小量：弹性模量E：Pa二、

3、膨胀性一定压强下，温度升高1个单位时体积的相对增加量。温度膨胀系数1.4流体的粘性1.流体粘性及内摩擦概念牛顿在《自然哲学的数学原理》指出：相邻两层流体作相对运动时存在内摩擦作用,称为粘性力。•流体粘性形成原因:(1)两层液体之间的粘性力主要由分子内聚力形成(2)两层气体之间的粘性力主要由分子动量交换形成2牛顿内摩擦定律牛顿在《自然哲学的数学原理》中假设：“流体两部分由于缺乏润滑而引起的阻力，同这两部分彼此分开的速度成正比”。粘性切应力为：上式称为牛顿内摩擦定律，它表明：⑴粘性切应力与速度梯度成正比；⑵粘性切应力与接触面积成

4、正比；⑶与流体物性无关；(4)与接触面压强无关。牛顿流体和非牛顿流体速度梯度＝角变形速度3粘度1）动力粘度μ粘度的单位是Pa•s(帕秒）或kg/m•s•温度对流体粘度的影响很大气体：T升高，μ增加，气体粘性由分子不规则热运动产生；液体：T升高，μ减小，液体粘性由分子内聚力产生。理想流体和非理想流体粘度2）运动粘度常温常压下，水和空气的粘度系数分别为运动粘度的单位是水：空气：例：套筒固定，轴均匀旋转，其间隙充满油液，求施于轴上的扭矩。油=900kg/m3；油=2105m2/s；=150s-1；D=100mm；d=99

5、.5mm；L=120mm。解：轴表面处处相等，切应力产生阻力矩。=0.5油油d3L/(D-d）=1.0Nmq=油=900kg/m3,油=2105m2/s,=150s-1D=100mm；d=99.5mm；L=120mm液体表面性质1）表面张力是指液体与气体交界面上的张应力δ，单位N/m2）表面张力现象：⑵洗洁剂⑶毛细现象⑴肥皂泡