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流体学知识 第一章 流 体 流 动 基础知识 一、连续介质假定 1. 流体质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备尺寸，但却远大于分子自由程。 2. 连续介质：质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间隙，即流体充满所占空间。 3. 在研究流体流动时，常摆脱复杂的分子运动和分子间相互作用，从宏观角度出发，将流体视为由无数流体质点（或微团）组成的连续介质。 基础知识 二、流体主要特征 1.流动性； 2.无固定形状，随容器形状而变化； 3.受外力作用时内部产生相对运动。 三、流体种类 1.不可压缩性流体：流体的体积不随压强而变化，受热时体积膨胀不显著。 2.可压缩性流体：流体的体积随压强和温度发生显著变化。 一般液体的体积随压强和温度变化很小，可视为不可压 缩性流体；而对于气体，当压强和温度变化时，体积会有较 大的变化，常视为可压缩性流体，但如果压强和温度的变化 率不大时，该气体也可近似地按不可压缩性流体处理。 第1节 流体静力学 1.1.1 流体的密度 定义：单位体积流体具有的质量，表达式为： （1-1） ρ——流体的密度，kg/m3； m——流体的质量，kg； V——流体的体积，m3。 对一定的流体，其密度是压强和温度的函数，即 一、液体的密度 通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化（极高压强除外）。 二、气体的密度 对于气体，当压强不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算 或 三、液体混合物的密度 对于液体混合物，其组成通常用质量分率表示。假设各组分在混合前后其体积不变，以1kg混合液为基准，则有 ： 式中 ——液体混合物中各组分的质量分率； ——各纯组分的密度，kg/m3。 四、气体混合物的密度 1.体积分率：现以1m3混合气体为基准，若各组分在混合前后质量不变，混合气体的平均密度可近似用下式计算： 式中 ——气体混合物中各组分的体积分率。 2.气体混合物的平均密度 ：利用混合气体的平均摩 尔质量Mm进行计算，即 式中 ——各纯组分的摩尔质量，kg/Kmol； ——气体混合物中各组分的摩尔分率。 对于理想气体，其摩尔分率y与体积分率Φ相同。 五、比容 单位质量流体具有的体积，是密度的倒数，单位为m3/kg。 1.1.2 流体的静压强 一、压强的定义 流体垂直作用在单位面积上的力（压应力） 定义式： 点压强： 二、静压力的特征 1.流体静压力的方向总是和所作用的面垂直，并指向所考虑的那部分流体的内部即沿着作用面的内法线方向。 2.静止流体内部任何一点处的流体的压力，在各个方向上都是相等的。 三、流体静压强的单位 在SI制单位中压强的单位是N/m2，称为帕斯卡，以Pa表示。 注意：用液柱高度表示压强时，必须指明流体的种类。 标准大气压有如下换算关系： 1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33mH2O=1.033kg/cm2=1.013bar 1at=9.807×104Pa=735.6mmHg=10mH2O =1kg/cm2=0.9807bar 四、压强的表示方法 1.绝对压强：以绝对真空为基准测得的压强，是流体的真实 压强。 2 .表压（真空度）：以大气压为基准测得的压强。 表 压 = 绝对压强 - 当地外界大气压强 真空度 =当地外界大气压强 - 绝对压强 二、流体静力学方程式的讨论： 1.在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上各点 的压强处处相等。压强相等的面称为等压面。 2.压强具有传递性：当作用于流体