流体是可以流动的物体 流体特性参数:密度(自学) 定义 数据获取途径 与温度、压力的定性关系 单位制 计算:理想气体;气体、液体混合物
流体特性参数:密度(自学) – 定义 – 数据获取途径 – 与温度、压力的定性关系 – 单位制 – 计算:理想气体;气体、液体混合物
流体的受力 处于重力场中的流体,无论运动与否都受到力的作用。 连续介质的受力服从牛顿定律。 场力或体积力(质量力):非接触力,大小与流体的质量成 正比,例如:重力,离心力,电磁力等 F=ma=pva 重力场—重力加速度 离心力场—离心加速度 表面力:接触力,大小与和流体相接触的物体(包括流体本 身)的表面(或假想表面)积成正比,例如:压强和应力 压强被视为外部作用力(包括流体柱自身的重力)在流体中 的传播,其方向始终与作用面相垂直;无论流体运动与否, 压强始终存在,静止流体中的压强称为静压强。在流体空间 的任一点处,静压强数值相等地作用在各个方向
流体的受力 场力或体积力(质量力):非接触力,大小与流体的质量成 正比,例如:重力,离心力,电磁力等 表面力:接触力,大小与和流体相接触的物体(包括流体本 身)的表面(或假想表面)积成正比,例如:压强和应力 F = ma = Va 处于重力场中的流体, 无论运动与否都受到力的作用。 连续介质的受力服从牛顿定律。 重力场——重力加速度 离心力场——离心加速度 压强被视为外部作用力(包括流体柱自身的重力)在流体中 的传播,其方向始终与作用面相垂直;无论流体运动与否, 压强始终存在,静止流体中的压强称为静压强。在流体空间 的任一点处,静压强数值相等地作用在各个方向
流体的受力 用压力计( manometer)测定压强 当真实压强大于大气压强时称为表压、当真实压强小于大气 压强时称为真空度。 真实压强=大气压强 +表压 -真空度 流体受力会产生形变 正应力:与压缩(或扩张)形变相对应的应力,方向与作用 面相垂直。 剪应力:与剪切形变相对应的应力,方向与作用面相平行。 表面张力:存在于不同流体的相邻界面,使液体表面具有收 缩的趋势。其大小用表面张力系数G来表示,其单位为 N/m。其大小对于流体的分散和多相流动与传热传质有 重要影响
流体的受力 − + = 真空度 表压 真实压强 大气压强 正应力:与压缩(或扩张)形变相对应的应力,方向与作用 面相垂直。 剪应力:与剪切形变相对应的应力,方向与作用面相平行。 表面张力:存在于不同流体的相邻界面,使液体表面具有收 缩的趋势。其大小用表面张力系数 来表示,其单位为 N/m。其大小对于流体的分散和多相流动与传热传质有 重要影响。 用压力计(manometer)测定压强 当真实压强大于大气压强时称为表压、当真实压强小于大气 压强时称为真空度。 流体受力会产生形变
实验证明,对许多种流体,当流动是层状流(如 流动较慢)时,力F与△U、板面积A成正比,与△y 成反比 u F=p A F△a 牛 au 取极限,即△y0 黏&粘 A 牛顿粘性定律 比例系数:粘度μ 顿粘性定律 剪切疝力τ 法向速度梯度 牛顿流体,与非牛顿流体 牛顿粘性定律是牛顿流体在作层流流动时的过程 特征方程
牛 顿 粘 性 定 律 • 实验证明,对许多种流体,当流动是层状流(如 流动较慢)时,力F与u、板面积A成正比,与y 成反比. • 牛顿粘性定律 –比例系数:粘度 –剪切应力 –法向速度梯度 • 牛顿流体,与非牛顿流体 • 牛顿粘性定律是牛顿流体在作层流流动时的过程 特征方程 A y u F = y u A F = = dy du 取极限,即y→0 = 7 黏 & 粘
·剪应力τ与速度梯度dudy成正比,而与法向压力无 关。这与固体表面摩擦力规律不同(与正压力成正 比)。 ·粘度μ是流体的物性,因流体而异,且随温度、压 力而变化: 气体粘度远小于液体; 气体粘度随温度上升而增加,压力高时对粘度略有影响 液体粘度随温度上升而降低,压力影响不考虑 粘度单位:Pas、P、cP (自学)量纲推导、单位换算 牛顿粘性定律 混合物粘度 yu; M 气体:=台 ∑y,M"3 液体:g=∑xgA 论 ·注意速度梯度的方向(正负) μ和τ都是有限值,所以,速度梯度duc为有限值, 即速度变化是连续的,边界无“滑移
牛 顿 粘 性 定 律 讨 论 • 剪应力与速度梯度du/dy成正比,而与法向压力无 关。这与固体表面摩擦力规律不同(与正压力成正 比)。 • 粘度是流体的物性,因流体而异,且随温度、压 力而变化: – 气体粘度远小于液体; – 气体粘度随温度上升而增加,压力高时对粘度略有影响; – 液体粘度随温度上升而降低,压力影响不考虑。 • 粘度单位:Pas、 P、cP – (自学)量纲推导、单位换算 • 混合物粘度: • 注意速度梯度的方向(正负) • 和都是有限值,所以,速度梯度du/dy也为有限值, 即速度变化是连续的,边界无“滑移”。 = 0.5 0.5 ii i i i i y M y M 气体: = i i 液体: lg x lg 8
非牛顿流体(Non- Newtonian fluid)-了解 高分子熔体和溶液、表面活性剂溶液、石油、食品以及含微 细颗粒较多的悬浮体、分散体、乳浊液等流体在层流时并不 服从牛顿粘性定律,统称为非牛顿流体 du du/dv 塑型流体 d 非牛顿流体的粘度不再为 涨塑流体牛顿型流体 常数而与dx/dy有关 假塑型流体
= = y u f u y d d d /d 高分子熔体和溶液、表面活性剂溶液、石油、食品以及含微 细颗粒较多的悬浮体、分散体、乳浊液等流体在层流时并不 服从牛顿粘性定律,统称为非牛顿流体 非牛顿流体的粘度 不再为 一常数而与 dux / dy 有关 非牛顿流体(Non-Newtonian fluid)-了解 牛顿型流体 塑型流体 涨塑流体 假塑型流体 du/dy y