第一章 流体及其主要物理性质

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1、第一章流体及其主要物理性质主要内容：•        预备知识：单位制及其换算关系•        流体的概念•        流体的主要物理性质•        作用在流体上的力预备知识1、单位制单位制质量M长度L时间T力F物理单位(CGS)克厘米秒达因工程单位(MKFS)公斤力﹒秒2/米米秒公斤力国际单位(MKS)千克米秒牛顿（kg·m/s2）注：CGS=Centimeter-Gram-Second(units)厘米-克-秒(单位制)MKFS=Meter-Kilogram-Force-Second(units)米-千克力-秒(单位制)MKS=Meter-Kilogram-Second(

2、units)米-千克-秒(单位制) 2、换算关系力：1公斤力＝9.8牛顿＝9.8×105达因1克力＝980达因1公斤力＝1000克力质量：1公斤力·秒2/米＝9.8×103克1千克＝0.102公斤力·秒2/米第一节流体的概念一、流体的概念自然界的物质有三态：固体、液体、气体。从外观上看，液体和气体很不相同，但是从某些性能方面来看，却很相似。流体与固体相比，分子排列松散，分子引力较小，运动较强烈，无一定形状，易流动，只能抗压，不能抗拉和剪切。流体：是一种受任何微小剪切力都能连续变形的物质。它是气体和液体的通称。二、流体的特点液体气体微观分子排列紧密分子排列松散流动性易流动，只受压力，不受拉力

3、和切力，没有固定形状，受到微小的剪切力就产生变形或流动有固定的体积没有固定的体积压缩性不易压缩易压缩粘性粘性大，随温度增加粘性下降→分子间的吸引力（内聚力）粘性小，随温度增加粘性上升→分子间的碰撞、动量交换 温度对粘性的影响：产生粘性的主要因素不同（1）气体：T升高，µ变大分子间动量交换为主（2）液体：T升高，µ变小内聚力为主三、连续介质假设——连续性说明（稠密性假设）1、假设的内容：1753年欧拉（数学家）8从微观上讲，流体由分子组成，分子间有间隙，是不连续的，但流体力学是研究流体的宏观机械运动，通常不考虑流体分子的存在，而是把真实流体看成由无数连续分布的流体微团（或流体质点）所组成的连

4、续介质，流体质点紧密接触，彼此间无任何间隙。这就是连续介质假设。流体微团（或流体质点）：基本单位宏观上足够小（无穷小），以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；微观上足够大（无穷大），它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质。 2、引入意义：第一个根本性的假设将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可作为时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学中的问题。3、假设的局限性：对稀薄气体，不能适用，必须考虑为不连续流体。流体在各种不同水力现象中的表现，取决于：内因：流体本身的物理性质——第二节外因：作用在

5、流体上的力——第三节 第二节流体的主要物理性质一、密度和重度1、密度：单位体积流体的质量，ρ（density）均质：非均质：M——流体质量（kg）V——流体体积（m3）单位：千克/米3（kg/m3）水的密度：1000kg/m3＝1g/cm3 2、重度/相对密度/比重：单位体积流体的重量，γ（specificweight）均质：非均质：单位：牛顿/米3（N/m3） 3、密度与重度的关系牛顿第二定律：→→g＝9.8m/s28水的重度：9800N/m34、相对密度（比重）:δ或d（specificgravity）（1）液体的相对密度：液体的重量与同体积4ºC蒸馏水重量之比。因为：蒸馏水在4ºC密

6、度最大，为1000kg/m3例：（2）气体的相对密度：气体的重度与同温同压下的空气重度之比。（3）相对密度的单位：1（无量纲）水银的相对密度：5、气体的比容(v)：单位重量气体的体积，在热力学中，用的较多。二、压缩性和膨胀性1、压缩性（Compressibility）：（1）定义：温度不变时，流体在压力作用下体积缩小的性质。（2）体积压缩系数：（coefficientofvolumecompressibility）温度不变时，压强增加一个单位，体积的相对变化量。或dV——体积改变量V——原有体积dp——压强改变量负号说明：保证永远为正，Δp与ΔV符号相反。（3）单位：1/Pa或1/大气压（

7、4）说明：表1-2表明液体压缩性很小ΔV很小→→液体2、膨胀性（expansibility）：（1）定义：压力不变时，温度升高，流体体积增大的性质。（2）体积膨胀系数：（Coefficientofvolumetricexpansion）压力不变时，温度增加一个单位，体积的相对变化量。或dt——温度改变量8（3）单位：1/ºC或1/K（4）说明：表1-3表明液体膨胀性很小——在实际计算中，一般不考虑液体的膨胀性。 3、体积