2(修)流体基本物理性质课件.pptVIP

;流体基本物理性质;主要内容;连续介质假设;流体的微观和宏观特性;测量流体中某一点的速度时，仪器测量（感受）的是体积中分子运动速度的统计平均值。 当测量体积 ＜ （临界体积）,速度是脉动的；当感受体积 ＞ 临界体积，速度为确定值 ;适合，因为当流体处于宏观静止状态时，内部分子仍在剧烈运动，只不过所有分子的速度矢量的统计平均值为零而已。 流体的宏观特性：临界体积内分子特性（速度、密度、动量等）的统计平均值。 ;目前最精细的测速仪的感受体积约为 ，包含分子约 个（统计平均值足够稳定）。 图2为激光测速仪激光束聚焦点。 ;流体质点假设 ;为了描述流体微团的旋转和变形引入具有线尺度的流体质元（流体元）模型 ： (1)流体元为由大量流体质点构成的微小单元（δx，δy，δz）； (2) 由流体质点的相对运动形成流体元的旋转和变形。 以后研究对象都是流体元。;?? 连续介质假设;l .可运用连续函数论数学工具描述和分析流体运动。 可用连续性函数B (x, y, z, t) 描述流体质点物理量的空间分布和 时间变化； 由物理学基本定律建立流体运动微分或积分方程，并用连续函 数理论求解方程。 ;2 .连续介质和流体质点假设是流体模型，是物质分子结构的宏观数学抽象，，就像几何学对自然物图形的抽象一样（图3）。 3 .只有在稀薄气体和激波层内等少数情况下，连续介质假设才不适用。 ;连续介质假设不适用于稀薄气体是因为 A 稀薄气体的分子数太少，无法取统计平均值； B 要达到确定的统计平均值的临界体积与物体相比太大。;2?? 流体的易变形性 ;流体的一般定义：液体和气体的统称，它们没有一定的形状，容易流动。（现代汉语词典） 流体的力学定义：流体不能抵抗任何剪切力作用下的剪切变形趋势(体积保持不变)。;流体的易变形性 ;当剪切力停止作用后，固体变形能恢复或部分恢复，流体则不作任何恢复。 （动画） 举例 蛋清特例 ;固体内的切应力由剪切变形量(位移)决定，而流体内的切应力与变形量无关，由变形速度(切变率)决定。 固体： 液体： ;通过搅拌改变均质流体微团的排列次序，不影响它的宏观物理性质；强行改变固体微粒的排列无疑将它彻底破坏。 ;固体重量引起的压强只沿重力方向传递，垂直于重力方向的压强一般很小或为零；流体平衡时压强可等值地向各个方向传递，压强可垂直作用于任何方位的平面上。 ;固体表面之间的摩擦是滑动摩擦，摩擦力与固体表面状况有关。 流体与固体壁面可实现分子量级的接触，达到壁面不滑移。;问题：固体表面凹凸不平，因此两个固体表面接触时总是存在缝隙。你认为这种说法 ？ ;;流体流动时，内部可形成超乎想象的复杂结构(如湍流)；固体受力时，内部结构变化相对简单。 ;流体的粘性;流体粘性的表现;牛顿内摩擦假设在过了近一百年后，由库仑（C.A.Coulomb,1784）用实验得到证实。;;流体内摩擦是两层流体间分子内聚力和分子动量交换的宏观表现。 液体以内聚力为主 。 当两层液体作相对运动时，紧靠的两层液体分子的平均距离加大，产生吸引力，这就是分子内聚力。 ;气体分子的随机运动范围大，流层之间的分子交换频繁。 相邻两流层之间的 分子动量交换表现为 力的作用，称为表观 切应力。气体内摩擦 力即以表观切应力为 主。;表现二：流体对固体表面的粘附作用。（壁面不滑移假设 ） 由于流体的易变形性，流体与固壁可实现分子量级的粘附作用。通过分子内聚力使粘附在固壁上的流体质点与固壁一起运动或静止。 问题： 流体内摩擦是两层流体之间的摩擦力，流体与固壁之间的摩擦力属于 A外摩擦力； B内摩擦力； C两者都不是。;答案：b。 流体粘附于固壁上没有相对运动，但邻近流体与粘附点之间存在相对运动，这种相对运动存在于流体内部，但对固壁形成粘性切应力。;2?? 牛顿粘性定律 ;它表明 ： （1）粘性切应力与速度梯度成正比； （2）粘性切应力与角变形速率（简称切变率） 成正比； （3）比例系数μ称绝对粘度，简称粘度。 牛顿粘性定律已获 得大量实验验证。 与固体的虎克定律作对比;;;管流粘性切应力 ;;;3 粘度 ;;;;流体的其他物理性质 ;(2) 重度;(3) 比重 ;2. 体积模量 ;由于流体的可压缩性决定流体内微弱扰动波的传播速度，该速度就是声速，即流体内声音的传播速度。 声速 c 与体积模量的关系为 ;3．状态方程 常温常压下空气的状态方程为 R为气体常数 等温条件下，压强增加一倍，气体体积减少一半，因此气体的可压缩性比液体大得多 。 气体流动速度较低时，压强变化很小