第一章流体及其主要物理性质

同济大Tongji

汽车学

流体力地面交通工具风洞中ShanghaiAutomotiveWindTunnel 第一第一 流体及其主要物理性第三章流体运动学基础第四章流体动力学基础第六章理想流体不可压缩流体的定常流动第七章粘性流体流动 第一章流体及其主要物理性§§ § 流体的主要物理性流体的密压缩流体的粘§ 作用在流体上的力（表面

质量力§ 理想流体中的压力与方向无§5* 液体的表面张§ 流体的连续介质模

从微观上看流体(包括液体和气体)与1、由大量分子组2、分子不断作随机热运3、分子与分子之间存在离散性、随机性离散性、随机性等决定了微观研究的难

§ 从宏观上看 1、液体有一定的体积而无一定的形2、气体既无一定的体积也无一定的形3、液体流动性小，气体流动性4、液体可压缩性小，气体可压缩性5、流体在力学性能上表现出两个特流体不能承受拉力，因而流体内 不存在抗拉伸变形的拉应

§ 流体的连续介质模 介质流体是由无穷多个、无穷小的、紧密毗邻、连绵不断的流体质点所组模型成的一种绝无间隙的连续介质。§ 流体的连续介质模从流体中取一微元，质量△m、体积△

平均特性，具有确定的性质。当微元体积△V逐渐缩小到△V’时，分子运动的随机性对微元内性。此时，宏观上把△V’作为一个特征体积，

x 把微小特征体内含有足够多分子数、并且具有确定宏统计特性的分子集合称为流体质§ 流体的连续介质模所谓流体质点就是流体中宏观尺寸非常小而微观尺寸又足够大§ 流体质点具有温度（质点所包含分子热运动动能的统计平均值§ 流体的连续介质模 介质流体是由无穷多个、无穷小的、紧密毗邻、连绵不断的流体质点所组模型成的一种绝无间隙的连续介质。性 量．如质量、密度、压强、流速等等 性一切物理量必然都是坐标与时间(x,y,z,t)§ 流体的连续介质模连连续介质模型稀薄气体火箭在空气 第一章流体及其主要物理性§ 流体的连续介质模§§ 流体的密压缩流体的粘§ 作用在流体上的力（表面

质量力§ 理想流体中的压力与方向无§5* 液体的表面张§ 流体的主要物理性流体的密度 VV'流体的比容

v1流体的相对密度 nn § 流体的主要物理性

§ 流体的主要物理性流体的压缩性用单位压强所引起的体积变化率表

称为压性系数，

表示压缩性系数的倒数,为流体的体积弹性模

dVdVdp dV体积弹性模

Vdp

(pb dV b1）体积弹性模量的量纲与压强的量纲

N/ 压强改变量dp相同，如果流体压缩性越大，则体积弹性模量值越压强改变量dp相同，如果流体的压缩性小，则体积弹性模量值越§ 由于流体在压缩过程中的质量不变，所以体积弹性模量

dVdVm vdpd vdpd dvd2

v和

p

Ev

Ev§ 流体的主要物理性 § 流体的主要物理性1、粘性的概念及粘性内摩擦力产生的原粘性的概念：是流体抵抗剪切变形或相对运动的一种属特性：只有在流体产生运动时才会表现出粘性，静止流体不呈现粘性§ 粘粘性内摩擦力产生的分子 （内聚力）产生阻分子不规则运动的动 § 粘粘性试

y0,u0yh,uUu

A

Fh§ 2 内摩擦定律和粘性的表示方内摩擦定内摩擦定 关关于流体内部切应力的方§ 流体的主要物理性关关于流体的变形与流体粘性的关ddudt/dy

§ 粘粘性的表示方流体的粘性通常用粘动力粘性系数 Padu运动粘性系数/ m2/

E

0.0731EE§ 流体的主要物理性流流体粘度的测 我国目前采用的是粘度计。§ § 流体的主要物理性4水的动力粘度与温度的关系 气体的动力粘度与温度的关系 10.0337t

273 T

T273§ 5、理想流体与粘性流 念 § 流体的主要物理性 流体和 的角变形速度之间的关系符合内摩擦定律的流体，称为流体。的角变形速度之间的关系不符合内摩擦定律的流体，称为非流体。

dvx ndyn§ 12、流体中有无粘性表现取用是以相邻层间出现3、流体粘性力的大小与变形量大小无关，是与变形速度（速度梯度成正4、流体处于平衡状态时（静止流体，理想流体），其粘性无从表§ 流体的主要物理性同心环形隙缝中的直线运

vv(r) dvv0

A

FA

PFv0 § 流体的主要物理性同心环形隙缝中的回转运 vv(r) v

dvv0 v

FA

摩擦面

P

00§ 流体的主要物理性圆盘隙缝中的回转运 vv(z)

dvv0r

dTdFr2

dT 0

r3dr

dFdA

r

PT

2d§ 流体的主要物理性1）2500.5mm未知的，底面积A0.02m2U0.2m

G1

0.6m 试求润滑油的动力粘性系数 § 流体的主要物理性作业2）R与凹槽间隙为 4R3

第一章流体的物理性质及作§ 流体的连续介质模§ 流体的主要物理性流体的密压缩性和膨胀流体的粘§§ 作用在流体上的力（表面 质量力§ 理想流体中的压力与方向无§5* 液体的表面张§ 作用在流体上的力（表面力质量力

FF

f f(x,y,z,t)A0F fdA法向应力（应力 切向应力（切应力plim lim

limFlim A0

A0§ 作用在流体上的力（表面力质量力二、质量力（体积力单位质量

f V0ff(x,y,z,t)§ 作用在流体上的力（表面力质量力总质量

F

fdV

Fy 受的静电力，有电流通过的流体所受的电磁力第一章流体的物理性质及作§ 流体的连续介质模§ 流体的主要物理性流体的密压缩性和膨胀流体的粘§ 作用在流体上的力（表面 质量力§§ 理想流体中的压力与方向无§5* 液体的表面张力与汽化压§ 理想流体中的压强与方向无流体静压强的方向沿理想流体中任一点流空间的方位无关，只§ 理想流体中的压强与方向无二、证明理想流体中的压强与作用面方向无

Vxyz/ZCoYBAXZCoYBAX

pnS(x,y,

fxVfxxyz/6fyVfyxyz/6fzVfzxyz/6Zx§ xax,ay, Fy

B pyxz/2pnScosn,yfyxyz/6xyz/6ay因 Scosn,ySyxz/所 p1 1 当y

py

pxpypzppx,y,第一章流体的物理性质及作§ 流体的连续介质模§ 流体的主要物理性流体的密压缩性和膨胀流体的粘§ 作用在流体上的力（表面§ 理想流体中的压力与方向无

质量力§§5* §5 液体的表面张一、表面张力和接触液体的表面张