热工基础 教学配套课件 张红霞 第01章流体的基本概念和物理性质.pdfVIP

第一篇 第一篇 工程流体力学 第一章 流体的基本概念和性质 第二章 流体静力学 第三章 流体动力学 第一章 流体的基本概念和性质 第一章 流体的基本概念和性质 流体的定义和连续介质假设 流体的压缩性和膨胀性 流体的粘性 作用在流体上的力 第一节 流体的定义和连续介质假设 一、流体的定义 一、流体的定义 通俗定义：能流动的物质称为流体。 力学定义：在任何微小剪切力的持续作 用下能够连续变形的物质，称为流体。 流体包括液体和气体。 常用的流体工质有：水、空气、油等。 二、流体的特性 流体区别于固体的主要特性：流动性 流动性 流动性：流体在静止时不能承受剪切力的性质 表现： 流体静止时不能承受切向力； 流体无固定形状，由约束它的边界决定； 固体 液体 流体的运动和变形联系在一起。 气体和液体的异同 液体 气体和液体的异同 • 液体和气体的不同点： • 气体易于压缩；而液体难于压缩； • 液体有一定的体积，存在一个自由表面； 气体能充满任意形状的容器，无一定的体积， 不存在自由表面。 •液体和气体的共同点：两者均具有流动性 ——在任何微小切应力作用下都会发生变 形或流动，故二者都是流体。 从微观角度看 流体是由大量做无规则运动的分子组成的，分子之间存在空 隙，在标准条件下，1mm3气体含有2.7 ×1016个左右的分 子，分子间距离是3.3 ×10-6mm。 从宏观角度看 看不到分子之间的空隙，感觉组成流体的分子是连 续分布的。因为工程上所采用的一切特征尺度都比 分子距离大得多。 工程流体力学研究的是由大量分子组成的宏 观流体在外力作用下的宏观运动。 三、流体连续介质假设 • 流体连续介质假设：流体可看成是由无限 多连续分布的流体微团组成的连续介质。 • 流体微团：体积为无穷小的微量流体，可 看作流体质点。一般取其作为研究对象。 dxdy r φ dz θ dz dx dy dv=dxdydz 2 dv= r sin φdrd φd θ dv= dxdydz/6  流体连续介质假设的意义： （1）从结构上看，流体由连续分布的流 体质点组成； （2 ）描述流体宏观特性的物理量都可看 作是空间坐标和时间的连续函数，而且 可微，可用连续函数的理论研究流体。 流体连续介质假设的合理性： 工程上所采用的一切特征尺度都 比分子距离大得多，分子间距可 忽略。 流体连续介质假设的局限性： 当所研究问题的尺寸小于或相当于 分子间距离时，假设不适用。 如：火箭在高空非常稀薄的气体中 飞行；高真空技术中。 第二节 流体的压缩性和膨胀性 流体的膨胀性举例 水的膨胀 性虽小，产生的 膨胀水箱 膨胀力却很大， 能引起管道、设