流体力学 孔珑 第2版 chap1力学性质.ppt

Fluid Mechanics 从物质的宏观形态看： 固体具有一定的体积和形状； 液体具有一定的体积而无一定的形状； 气体无一定的体积，无一定的形状。 连续介质模型失效条件： 1）当所研究的对象的几何尺寸和分子间的距离或分子自由程相当时，连续介质模型不再适用。 2）空间飞行器和高层稀薄大气作用（微观尺寸接近宏观尺寸），研究激波内部结构（宏观尺寸接近微观尺寸）。 作用在流体上的力 质量力（体积力，体力） 1、压缩性 两种粘性系数： 1）动力粘性系数　? 单位：Pa.s 2）运动粘性系数 ? ?=?/? , 单位：m2/s * * 第一章 流体的物理性质（ Physical Properties of Fluid ） 目的： 流体的物理性质是决定流体运动规律的内因。 内容： 连续介质假设 流体的流动性、粘性、可压缩性等物理性质 作用在流体上的力。 液体 气体 不易 能 有 易 否 无 流体 是否容易被压缩？ 能否形成自由表面？ 有无固定的体积？ 呈现流动性？ 流体 固体 物质三态--液、气、固间的区别 Chap1 PP OF Fluid 1.1连续介质假设 结论：物质在微观尺度上是由分子组成的，是离散的 原因：一般认为物质三态的形成是分子间相互作 用和分子的热运动共同作用的结果。 1.1连续介质假设 什么原因导致不同形态物质性质的差异？ Chap1 PP OF Fluid 研究“离散”流体运动的两种方法： 1、分子物理学（统计物理学） 把流体看作离散体；对单原子气体适用，对多原 子气体和液体不成熟。 2、连续介质假说 宏观上：当所讨论问题的特征尺寸远大于流体的分子平均自由程时，可将流体视为在时间和空间连续分布的函数。 1.1连续介质假设 Chap1 PP OF Fluid 密度定义： 时 趋近于真实值 微观上充分大，宏观上充分小。 的尺度： 1.1连续介质假设 连续介质假设：流体是由连续分布的流体质点（具有 尺度）所组成。 Chap1 PP OF Fluid 流体质点（微团）：含有大量分子而体积足够小的流体微团。是能给出流体稳定平均值的最小体积单位。 连续介质假设的涵义：连续介质假设是近似的、宏观的假设，它为数学工具的应用提供了依据，在其它力学学科也有广泛的应用，该假设的力学统称为“连续介质力学”。 1.1连续介质假设 Chap1 PP OF Fluid 因此可认为流体性质（密度，温度，速度等）在空间每一点都有确定的值。流体性质可以当作空间位置和时间的函数来处理（“场”）。 1.1连续介质假设 类似重力场 Chap1 PP OF Fluid 1.1连续介质假设 Chap1 PP OF Fluid 作用在流体的每个质点上的力， 大小与流体的质量成正比。 重力，惯性力，电磁力。 作用在流体表面上， 大小与受作用流体表面积成正比。 法向应力， 切应力 ? 表面力 1.2 流体的受力 Chap1 PP OF Fluid V s 力的表征 1.2 流体的受力 Chap1 PP OF Fluid 密度(density) ： ( ) in the SI system 比容 (specific volume)： 重度（specific weight）： （ ） 比重（specific gravity）： 1.3.1基本性质： 1.3流体的力学性质 Chap1 PP OF Fluid 定义：流体的密度或容积随压力或温度变化的性质。 1.3.2 压缩性和膨胀性（compressibility and dilatability） 由于温度、压力改变引起的密度变化： 1.3 流体的力学性质 Chap1 PP OF Fluid (bulk modulus 单位： Pa) K大? 难压缩 K小? 易压缩 体积弹性模量 等温压缩系数 1.3 流体的力学性质 Chap1 PP OF Fluid 1）等温过程 2）等熵过程 不同过程的体积弹性模量： 1.3 流体的力学性质 Chap1 PP OF Fluid *压缩性大小的区分： 可压缩流体和不可压缩流体的区分 液体—通常不可压缩，但水下爆炸，水击则需看作可压缩。 气体—很多情况可压缩，但在空调，通风，可看作不可压缩