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一、流体力学及其研究对象 流体：液体和气体的总称。 流体力学：是研究流体的科学，即根据理论力学的普遍原理，借助大 量的实际资料，运用数学和实验方法来研究流体的平衡和运动规律及 其实际应用的一门科学。 流体力学研究的对象：液体和气体 流 二、流体的力学特性 1、流体与固体的区别主要在于受剪应力后的表现有很大的差异。 固体－－能承受剪应力、压应力、张应力，没有流动性。 流体－－只能承受压应力，不能承受拉力和剪力，否则就会变形流动， 即流体具有流动性。 2、液体与气体的主要差别在于受压后的表现上的差异。 1 / 34 液体：受压后体积变化很小，常称不可压缩流体；液体的形状随容器 的形状而变，但其体积不变。 气体：受压后体积变化很大，常称可压缩流体；气体的形状和体积都 随容器而变。 注：气体的体积变化小于原体积的20%时，可近似看作不可压缩流体。 1.1.1流体的密度 1、流体密度的定义及计算 定义：单位体积流体的质量，以 ρ表示，单位为／m3 （1）均质流体： 标态（2）混合流体： 混合气体： 混合液体： 2、流体的密度与温度、压力的关系 （1）液体：工程上，液体的密度看作与温度、压力无关。 （2）气体：与温度和压力有关。 2 / 34 理想气体： 或 工业窑炉：0 分析：t↑ρ↓；t↓ρ↑ 1.1.2流体的连续性 流体的连续性：流体看成是由大量的一个一个的连续近质点组成的连 续的介质，每个质点是一个含有大量分子的集团，质点之间没有空隙。 质点尺寸：大于分子平均自由程的100倍。 连续性假设带来的方便： (1）它使我们不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外力作用下的宏 观机械运动。 (2)能运用数学分析的连续函数工具。 【例题】已知烟气的体积组成百分组成为：H2O12%，218%，N270%， 求此烟气标态在及200℃的密度。 【解】 200℃时的烟气密度： 【例题】将密度为 1600㎏3糖浆按 1:1的质量比用清水稀释，求稀释 后糖浆溶液的密度。 3 / 34 【解】按题意，糖浆和水各占50%，据公式： 1.1.3流体的压缩性和膨胀性 1.1.3.1流体的压缩性 1、压缩性的定义 流体在外力作用下改变自身容积的特性。即在一定的温度下，流体的 体积随压强增大而缩小的性质。 通常用压缩系数 βp表示，它表示当温度不变时，压强每1增加帕时， 流体体积的相对变化率。 数学表达式： 低压气体： 2、液体和气体压缩性的区别 （1）液体：压缩系数很小，工程上看作不可压缩流体。但当压强变 化很大时，则必须考虑。 （2）气体：在压强变化时，其体积变化比较显著，其变化规律服从 热力学规律。 理想气体： 或 （ ）T 或 4 / 34 即 或 理想气体的压缩系数： 标态： 1.1.3.2流体的膨胀性 1、流体膨胀性的定义 流体受热后改变自身容积的特性。即在一定的压强下，流体体积随温 度升高而增大的性质。 通常用膨胀系数 βT表示，它表示压强不变时，温度升高 1K时流体 体积的相对变化率。 数学表达式： 某一温度范围的平均膨胀系数： 2、液体和气体压缩性的区别 （1）液体：液体的膨胀系数很小，工程上一般不考虑液体的膨胀性， 但当温度变化很大时，则必须考虑。 （2）气体：气体的膨胀性比液体大得多，其变化规律服从热力学规 律。 理想气体： （ ）p 5 / 34 或 理想气体的膨胀系数： 标态： 【例题】储气柜内储有100m3煤气，温度为 293K。压强为 106400 （1.05大气压）。现要把它压缩装罐，装罐的压强为 1010250 （10大 气压）。若每罐的容积为0.1m3，问可装几罐。 【解】据公式： 可装罐数： （罐） 【例题】燃烧一千克重油需123空气，今将空气预热 1000到℃，试 求预热后空气的容积。 【解】窑炉系统中气体的压强与外界大气压近似相等，可以认为是等 压加热过程