水力学液体的主要物理性质ppt课件.ppt

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1、1液体的主要物理性质1.1液体的主要物理性质1.2液体的密度和容重1.3液体的粘滞性1.4液体的压缩性和膨胀性1.5液体的表面张力1.6作用于液体上的力1.1液体的主要物理性质1.1.1液体的基本特征自然界物质存在三种形式固体液体气体流体固体液体气体物质固体液体气体物质固定形状和体积内部存在拉力、压力和剪力不能保持固定形状不能承受拉力，微弱剪力作用下，流体发生变形和流动固体液体气体物质压缩和膨胀性小可压缩和膨胀1.1.2连续介质的概念液体由分子组成，分子之间存在空隙，介质不连续分子间距相当微小现代物理学指出，常温下，每立方厘

2、米水中，约含3×1022个分子，相邻分子间距约3×10－8cm。可见，分子间距相当微小，在很小体积中，包含难以计数的分子。3×10－8cm水力学中，把液体当作连续介质假设液体是一种连续充满其所占据空间的连续体水力学所研究的液体是连续介质的连续流动连续介质的概念由瑞士学者欧拉（Euler）1753年首先建立，这一假定在流体力学发展上起到了巨大作用。如果液体视为连续介质，则液体中一切物理量（如速度、压强和密度等）可视为空间（液体所占据空间）坐标和时间的连续函数。研究液体运动时，可利用连续函数分析方法。研究液体运动时，可利用连续函

3、数分析方法1.1液体的主要物理性质1.1.1液体的基本特征不能保持固定形状易流性：不能承受拉力，微弱剪力作用下流动压缩和膨胀性小1.1.2连续介质的概念液体是一种连续充满其所占据空间的连续体1.2液体的密度和容重1密度：单位体积液体所包含的质量，用ρ表示均质液体：=式中，M为液体的质量；V为的体积对于非均质液体：=式中，ΔM为任意微元的液体质量；量纲：ρ=[ML-3]单位：kg·m-3ΔV为任意微元的液体体积。MVΔM,ΔV量纲：[F]=[Ma]=[M]·[a]=[M][a]每一个物理量包含量的数值和量的种类用符号[]表示物

4、理量的种类称量纲例如，F=-Ma则ρ＝f(p,t)=f(压强，温度）但随温度、压强变化较小，水力学中一般视为常数。用标准大气压下，温度为4（°）时蒸馏水密度计算ρ＝1000（kg·m-3)若已知均质液体密度和体积，则该液体质量为但随温度和压强的变化较小ρ＝f(p,t)=f(压强，温度）2容重（重度）均质液体：或：则量纲：[γ]＝[F·L-3]单位：N·m-3或kN·m-3重力：地球对物体的吸引力称重力，用符号G表示G=Mg式中，g为加速度。不同液体重度是不同的γ＝f(p,t)=f(压强，温度）但随压强和温度的变化甚微，一般工

5、程上视为常数。γ＝9800（N·m-3）＝9.8（kN·m-3）取一个标准大气压下的温度为4°c蒸馏水计算，则水的重度（标准大气压下）随温度变化表0-1几种常见的液体的重度（标准大气压下）液体名称汽油纯酒精蒸馏水海水水银重度（N·m-3）测定温度（°）水的倍数6664～7350150.68～0.757778.3150.79379800419996～10084151.02～1.029133280013.6从运动的液体中取出两个相邻的液层进行分析uδ两个相邻微元液层受力分析ABτABτBAuABABuBA平板缝隙中的润滑油流动1

6、.3液体的粘滞性1．粘滞性：当液体质点（液层）间存在相对运动时液体质点（液层）间产生这种性质称液体粘滞性，此内摩擦力称为粘滞力内摩擦力抵抗其相对运动（液体连续变形）或液体在相对运动状态下抵抗剪切变形的能力因：液体质点（液层）间存在相对运动（快慢）果：质点间（液层）间存在内摩擦力（1）方向：与该液层相对运动速度方向相反（2）大小：由牛顿内摩擦定律决定2．牛顿内摩擦定律：根据前人的科学实验研究，与液层之间的流速差成正比，液层接触面上产生的内摩擦力（单位面积上）大小，与两液层距离成反比，同时与液体的性质有关。试验成果写成表达式为2

7、．牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律式中，μ为液体的动力粘滞系数τ为切应力，方向与作用面平行dudy为流速梯度，y为垂直于流速方向与相对运动方向相反uδyOu+duyτudyuτBAuABuBAABτAB流速分布曲线切应力方向判断u+duuu+duττu适用条件：牛顿流体（Newtonianfluid）图牛顿流体的适用条件τ0du/dyτμ1牛顿流体理想宾汉流体伪塑性流体膨胀性流体泥浆，血液等尼龙，橡胶的溶液生面团，浓淀粉等固体的变形从另一个角度分析流速梯度液体的变形图微元水体运动的示意dudtu+duuyτudydydθ故证明:

8、液体的流速梯度即为液体的剪切变形速度故相邻液层之间所产生的切应力与剪切变形速度成正比所以,液体的粘滞性可视为液体抵抗剪切变形的特性剪切变形越大，所产生内摩擦力越大对相对运动液层抵抗越大3．粘滞系数：反映不同液体对内摩擦力的影响系数动力粘滞系数μ量纲：[F.T.L-2]单位：N·s·m-2＝