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( K S* S# S$ D0 K+ [( i6 o6 Q 一、流体的物理性质 0 K+ W1 v4 i9 ?7 s9 X" b$ \
1．连续介质假定
: x, G2 m" c$ t3 M; ^ （1）将流体视为由无数微团或质点组成的密集而无间隙的连续介质； W% V/ d; ]# I
（2）连续性假设并不是在任何情况下都适用，如高真空下的气体就不能视为连续介质。 b4 W, b& t7 ^5 o& Q: h
2．流体的密度和比容 7 Z; O8 F' |$ o' |1 ?
（1）密度的定义与性质
+ i' N+ f- W6 W8 E+ w2 ] 流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。 5 B) x, a: S" @
# \* t0 ]- Y# P: E9 Z! M 比体积是指密度的倒数，以符号υ表示，它是指单位质量流体所占有的体积，即
2 c: F3 f; q, L# {0 L1 @8 }9 t " g# @0 O% A8 T! K1 ?; K2 A
液体的密度随着压力和温度的变化很小，一般可忽略不计，因此ρ＝常数。气体的密度随温度、压力改变较大。低压气体的密度可近似按理想气体状态方程计算
, x6 _4 Y+ v% X7 _4 E4 _3 k 1 ?( D" ~6 ?1 h$ O! L
高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
2 f" J' R7 ~0 o3 p, v* A （2）流体混合物的密度 + E* g7 W; m3 [5 q$ k
①液体混合物的组成常用质量分数表示。以1kg液体混合物为基准，设各个组分在混合前后体积不变（理想溶液），则1kg混合物的体积等于各组分单独存在时体积之和，即 . J2 Z: l' G3 D4 u4 b' g
. m+ Z) R5 `% k A2 @, s V
ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3； # m1 c3 U$ ? @1 C7 v
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。 . s; y7 C! p# G* V; M$ i5 h1 a0 ?& @
②气体混合物的组成常用体积分数φ表示。以1m3气体混合物为基准，各组分的质量分别为φAρA，φBρB，φnρn，则1m3气体混合物的质量等于各组分质量之和，即
- p- Y4 F7 R7 h. p1 d ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
# H# `! l; f6 j4 m( Y- g φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
& ]" B* z) p5 M' D& o+ H 3．流体的膨胀性和压缩性
3 b' S8 [8 S" E4 y! b8 L （1）膨胀性 8 m. ], A# Q2 K* a, m: W% I
流体的膨胀性是指流体温度升高时其体积会增大的性质。膨胀性的大小用体积膨胀系数α表示。 ; b; _- E/ e6 w, L* F+ l- A9 w
6 U' F! h. G" l- C
dT——流体温度的增量，K； 2 P! O9 W' n! p; z/ Z) N
dv/v——流体体积的相对变化量。 2 {$ i/ J# D% w4 a
液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。 * g% I; `" \2 L G. H
（2）可压缩性
" [) N, H5 P7 w- i1 w+ O 可压缩性是指流体受压力作用其体积会减小的性质。流体可压缩性的大小用体积压缩系数β来表征。 & N0 s4 f& S& [+ L
6 i% E1 [7 Y! c8 g9 w2 H6 U- [- B
负号表示dv与dp的变化方向相反。
t+ S P _/ Q7 J& v 由于ρv＝1，故上式又可以写成
0 X' w7 c9 e s. p% l3 Z: k9 _- n 6 Y9 n; |( a2 e" p- X. B
由β的表达式知，β值越大，流体越容易被压缩；反之，不易被压缩。
' R/ r7 a2 `+ }% W' { 4．流体的黏性 6 s2 w2 ~3 s% G% x' t4 m% }
（1）牛顿黏性定律 - f0 h' I9 ~7 J7 L5 _
流体在运动时，任意相邻流体层之间存在着抵抗流体变形的作用力，称为剪切力（内摩擦力）。流体的黏性是指流体所具有的在其内部产生阻碍自身运动的特性。 ! x1 @& b7 V6 Y6 t/ `- j
①黏性的产生原因 4 R. P: |! @7 O8 Q3 }
a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力；
' v; E1 m6 K2 Z [ b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。 - r# | }# H( f" E0 ?4 _
②牛顿黏性定律
, F- L2 v2 U/ s/ d$ c2 f
; Q" M# E5 p. u) P/ a" j τ——剪应力或内摩擦力，N/m2；
( }4 X: d9 v. X' F μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s； 9 H* W& ?& T% k# f
dux/dy——速度梯度，1/s。
, }6 D2 y8 T! ^6 K4 q+ t 负号表示τ与速度梯度的方向相反。 ! L' Q& ^' _0 E( e' R) {
（2）流体的黏度
3 j8 S, u0 o1 K0 K4 o$ p μ表示单位速度梯度下流体的内摩擦力，它直接反映了流体内摩擦力的大小。在SI制中，μ的单位为N·s/m2或Pa·s。以前单位有泊（P）或厘泊（cP），换算关系为：1Pa·s＝10P＝1000cP。 # P6 T1 B1 r+ n. m: m8 b# a
运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
+ r; I. N# o6 t8 q; u7 H0 W7 c- C " v+ A. Q8 n" {& d7 Z: |- [9 `
在SI制中，ν的单位为m2/s，其非法定单位为cm2/s（St），它们的关系为 . X8 k2 r6 J) Z7 }5 A9 {) J; U2 H
1St＝100cSt＝10－4m2/s 2 q7 R+ E$ R0 Z5 s, j
当温度升高或压力降低时，液体黏度降低；温度降低、压力升高时，液体黏度增大。当温度升高时，气体黏性增大；当压力提高时，气体黏度减小。 1 |$ d8 N4 C; d' M \9 t$ l
（3）理想流体与黏性流体
5 R/ J1 W: g2 v+ t) z8 d* ?! ]2 L 黏性流体或实际流体是指具有黏性的流体。理想流体是指假想的、完全无黏性（μ＝0）的流体。
& X' `+ G' n0 o; N6 }, w- } 二、流体静力学 " s! c1 N' t# A$ }
1．静止流体的压力特性 5 c0 L$ F u) U7 ?4 T; N" G$ ]
（1）静压力的定义
8 L, Z$ r% ?, R _" ? 静止流体内部没有剪应力，只有法向应力。静压力是指法向应力，以p表示。
! c8 l0 w8 `, g7 R+ Q% O0 T1 |8 [ （2）静压力的特性
4 H. z8 |) i5 U. x. p3 E/ u9 ] g) f ①流体静压力垂直于其作用面，其方向为该作用面的内法线方向； 5 H3 k5 A; {6 y
②静止流体中任意一点处的静压力的大小与作用面的方位无关，即同一点上各方向作用的静压力值相等。 ( k% H& |: |# _' m+ |# X% `3 \
（3）静压力的单位 3 u% \' c4 g( K; B* B0 f7 |$ h. ]* W8 E
在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。 / \9 ^4 N, u2 U& P2 x3 ?+ K H8 {
一些常用压力单位之间的换算关系如下：
3 @! h0 G& m; X# C3 R' P6 S
9 S& x2 Y$ O4 ^8 F5 h* c. E3 r3 r! E, s- E& m
* h6 o8 I) v, o9 q D) l$ M0 X7 L, _; T1 x7 w& l
" ]- X( m0 u* V, l- E3 C% J' A3 A | 
