流体力学基础知识 具有流动性的介质,如水、空气、蒸汽等。 这些液体和气体统称流体。流体的基本特性 就是流动性。在学习具体内容之前,需了解 有关流体的基本知识
流体力学基础知识 ❖ 具有流动性的介质，如水、空气、蒸汽等。 这些液体和气体统称流体。流体的基本特性 就是流动性。在学习具体内容之前，需了解 有关流体的基本知识
第一节流体的主要物理性质 流体的惯性、密度和容重 1.惯性 (1)定义:反抗改变其原有运动状态的特性。 or:保持其原有运动状态的特性。 (2)质量越大,惯性越大。 2.密度 (1)定义:单位体积的质量 (2)公式: 其中p——kg/m3;M—kg;V—m3
第一节 流体的主要物理性质 一、流体的惯性、密度和容重 1．惯性 （1）定义：反抗改变其原有运动状态的特性。 or：保持其原有运动状态的特性。 （2）质量越大，惯性越大。 2．密度 （1）定义：单位体积的质量。 （2）公式： V = 其中ρ——㎏/m3；M——㎏；V——m3
对非均质流体,P=△M △→>0△ 其中△M——微小体积AV的流体质量; △V——包含该点在内的流体体积。 3.容重 (1)定义:单位体积的重量。 (2)公式: 其中y-N/m3,G—N,V
其中ΔM——微小体积ΔV的流体质量； ΔV——包含该点在内的流体体积。 3．容重 （1）定义：单位体积的重量。 （2）公式： V M V = →0 lim V G ＝ 对非均质流体， 其中 ——N/m3 ，G——N，V——m3
4.p与v的关系: G=MoG-M ∴y=ng 液体的p和y随外界压力和温度有一定变化,但变 化值不大,一般视为固定值;气体的p和V随温度 压强的变化较大。水从0℃C升至30°C,密度减小 04%,温度较低时(10~20°),每升高1C,密度减小 015%;温度较高时(90~100℃),每升高1, 密度减小07%。压强每升高一个大气压,水的密 度增加约110000。所以,水的热膨胀型、压缩性 很小。但在热水供应中应考虑水的膨胀体积。 今常用:p水=1000kgm3(4C);Y水=9800Nm3; p空气=12kgm2(20°C)
4．ρ与γ的关系： ❖ 液体的ρ和γ随外界压力和温度有一定变化，但变 化值不大，一般视为固定值；气体的ρ和γ随温度、 压强的变化较大。水从0℃升至30℃，密度减小 0.4%,温度较低时(10～20℃),每升高1℃,密度减小 0.15‰；温度较高时（90～100℃），每升高1℃, 密度减小0.7‰。压强每升高一个大气压，水的密 度增加约1/10000。所以，水的热膨胀型、压缩性 很小。但在热水供应中应考虑水的膨胀体积。 ❖ 常用：ρ水=1000㎏/m3（4℃）；γ水=9800 N/m3； ρ空气=1.2㎏/m3 (20℃)。 g g V M V G G Mg = = , =
流体的粘滞性 1.定义:流体质点间或流层间因相对运而产生内摩擦力以反 抗相对运动的性质。此内摩擦力称为粘滞力。 2.粘滞系数:动力粘滞系数μ(Pa.s),运动粘滞系数 v(m2s)。不同流体μ、v不同,温度较压力对其影响更大。 3.温度与粘滞性 今粘滞性是分子之间的吸引力与分子不规则热运动引起的动量 交换的结果。温度升高,分子之间的吸引力降低,动量增大 反之,温度降低,分子之间的吸引力增大,动量减小。对液 体,分子之间的吸引力是决定性因素,所以液体的粘滞性 随温度升高而减小;对于气体,分子之间的热运动产生 动量交换是决定性因素,所以,气体的粘滞性随温度升 高而增大
二、流体的粘滞性 1．定义：流体质点间或流层间因相对运而产生内摩擦力以反 抗相对运动的性质。此内摩擦力称为粘滞力。 2．粘滞系数：动力粘滞系数µ（Pa.s），运动粘滞系数 ν（m2 /s）。不同流体µ、ν不同，温度较压力对其影响更大。 3．温度与粘滞性 ❖ 粘滞性是分子之间的吸引力与分子不规则热运动引起的动量 交换的结果。温度升高，分子之间的吸引力降低，动量增大； 反之，温度降低，分子之间的吸引力增大，动量减小。对液 体，分子之间的吸引力是决定性因素，所以液体的粘滞性 随温度升高而减小；对于气体，分子之间的热运动产生 动量交换是决定性因素，所以，气体的粘滞性随温度升 高而增大
流体的压缩性和膨胀性 1.压缩性:T不变时,P增大,V随之减小的 性质 2.膨胀性:P不变,T升高时,V增大的性质。 3.液体的压缩性和膨胀性均很小,气体则较 明显,但通常均视流体为不可压缩、连续 的理想流体。(连续介质、无粘性流体、 不可压缩流体)
三、流体的压缩性和膨胀性 1．压缩性：T不变时，P增大，V随之减小的 性质。 2．膨胀性：P不变，T升高时，V增大的性质。 3．液体的压缩性和膨胀性均很小，气体则较 明显，但通常均视流体为不可压缩、连续 的理想流体。（连续介质、无粘性流体、 不可压缩流体）
第二节流体静力学基础 令流体不能受拉力、剪切力,但能承受较大的压 力,便于流动。适于管道输送,常用作制冷 供热的介质。 、流体静压力及其基本方程式 1.流体静压力: 由处于静止或相对静止的均质流体施加的力。 or:作用在整个物体表面积上的称为流体静压 力,而作用在单位面积上的流体静压力称为流 体静压强
第二节 流体静力学基础 ❖ 流体不能受拉力、剪切力，但能承受较大的压 力，便于流动。适于管道输送，常用作制冷、 供热的介质。 一、流体静压力及其基本方程式 1. 流体静压力: 由处于静止或相对静止的均质流体施加的力。 Or：作用在整个物体表面积上的称为流体静压 力，而作用在单位面积上的流体静压力称为流 体静压强
一水箱,任取一截面,上部分作用其上 的力为AP,面积为△A,则△A上的平 均流体静压强 △P △A 令当△A缩小→a点时,比值趋于某一极 限值,称为a点的流体静压强: △P D △A→>0△A 若P为常数,则 P A
❖ 一水箱，任取一截面，上部分作用其上 的力为ΔＰ，面积为ΔＡ，则ΔＡ上的平 均流体静压强 ❖ 当ΔＡ缩小→ａ点时，比值趋于某一极 限值，称为ａ点的流体静压强： p = •若Ｐ为常数，则 = →0 p lim = P p
流体静压力、静压强都是压力的一种量度, 其区别在于:前者是作用在某一面积上的 总压力,后者是作用在某一面积上的平均 压力或某一点的压力。 2流体静压强的特性 (1)其方向垂直于作用面并指向作用面; 否则,就有一个平行于作用面的切向分力, 使流体失去静止状态。 (2)任意点各方向上的流体静压强相等; 任意点的流体静压强的大小与作用面方向 无关,只与该点的位置有关
2.流体静压强的特性 ❖ 流体静压力、静压强都是压力的一种量度， 其区别在于：前者是作用在某一面积上的 总压力，后者是作用在某一面积上的平均 压力或某一点的压力。 （1）其方向垂直于作用面并指向作用面； 否则，就有一个平行于作用面的切向分力， 使流体失去静止状态。 （2）任意点各方向上的流体静压强相等； 任意点的流体静压强的大小与作用面方向 无关，只与该点的位置有关
3流体静压强的分布规律 取静止流体中的一与轴线垂直的圆柱体作 隔离体P1+G=P2 P1·△A+y·△A·(Z1-Z2)=P2△A P1+y·(Z1+Z2)=P2 P1+y·h=P 水平方向无重力前后左右各方向的水平力处于平 衡状态,合力为0。 取斜圆柱体亦可。沿轴线方向外力平衡。圆柱体 端面是任取的,所以该公式为普遍关系式
3.流体静压强的分布规律 ❖ 取静止流体中的一与轴线垂直的圆柱体作 隔离体 + = + + = + − = + = h G 1 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 ( ) ( ) ❖ 水平方向无重力前后左右各方向的水平力处于平 衡状态，合力为0。 ❖ 取斜圆柱体亦可。沿轴线方向外力平衡。圆柱体 端面是任取的，所以该公式为普遍关系式