流力流體力學(xué)緒論

1、流體力學(xué)主講：鄒麗 副教授航空航天學(xué)院綜合實(shí)驗(yàn)一號(hào)樓203主講：宗智 教授船舶工程學(xué)院船池317課程設(shè)置學(xué)時(shí)安排講課學(xué)時(shí)（48學(xué)時(shí), 1-12周）考核平時(shí)作業(yè)+出勤（20%）考試（80%） 考試 不講的不考 難、很難、特別難 大學(xué)是美好的、流體力學(xué)是無(wú)奈的2022-3-42教科書(shū)教科書(shū) 流體力學(xué)流體力學(xué)，周光炯、 嚴(yán)宗毅、許世雄、章克本編著，高教出版社，2002，北京 其他參考書(shū)其他參考書(shū)Fundamental Mechanics of Fluids, I. G. Curries, 3rd Edition, Marcel Dekker, Inc., 2003，New York流體力學(xué)流體力學(xué)，

2、吳望一編著，北京大學(xué)出版社，1995，北京自編講義下冊(cè)教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容：1 1）緒論；）緒論；2 2）流體靜力學(xué)；）流體靜力學(xué)；3 3）流體運(yùn)動(dòng)學(xué)）流體運(yùn)動(dòng)學(xué)4 4）理想流體動(dòng)力學(xué)）理想流體動(dòng)力學(xué); ;5 5）渦旋理論；）渦旋理論；6 6）勢(shì)流理論；）勢(shì)流理論；7 7）波浪理論；）波浪理論；8 8）機(jī)翼理論；）機(jī)翼理論；9 9）粘性流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；）粘性流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；1010）粘性流體一元流動(dòng)；）粘性流體一元流動(dòng)；1111）相似理論；）相似理論；1212）邊界層理論。）邊界層理論。流體力學(xué)內(nèi)容框架流體力學(xué)內(nèi)容框架流、固體相互作用流、固體相互作用流動(dòng)規(guī)律流動(dòng)規(guī)律平衡規(guī)律平衡規(guī)律絕對(duì)靜止絕對(duì)靜

3、止相對(duì)靜止相對(duì)靜止壓力分布?jí)毫Ψ植級(jí)毫τ?jì)算壓力計(jì)算流體運(yùn)動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)微團(tuán)運(yùn)動(dòng)微團(tuán)運(yùn)動(dòng)勢(shì)流運(yùn)動(dòng)勢(shì)流運(yùn)動(dòng)力與流動(dòng)關(guān)系力與流動(dòng)關(guān)系流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué)流體運(yùn)動(dòng)學(xué)流體運(yùn)動(dòng)學(xué)流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)能量方程能量方程動(dòng)量方程動(dòng)量方程緒論 流體力學(xué)的研究對(duì)象和應(yīng)用 流體力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史 流體力學(xué)的研究方法 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì)1-1流體力學(xué)的研究對(duì)象和應(yīng)用 流體：水、空氣 牛奶、油 瀝青、車(chē)流 處于氣態(tài)、液態(tài)的物質(zhì)稱(chēng)為流體：fluid 流體力學(xué)基本問(wèn)題： 鳥(niǎo)為什么會(huì)飛：升力、阻力、推力 魚(yú)為什么會(huì)游泳：浮力、阻力、推力流體力學(xué)流體力學(xué)流體力學(xué)流體力學(xué)流體力學(xué)流體力學(xué)氣象氣象氣象氣象氣象氣象工業(yè)工業(yè)工業(yè)工業(yè)

4、工業(yè)工業(yè)水利水利水利水利水利水利運(yùn)輸運(yùn)輸運(yùn)輸運(yùn)輸運(yùn)輸運(yùn)輸航空航空航空航空航空航空環(huán)境環(huán)境環(huán)境環(huán)境環(huán)境環(huán)境體育體育體育體育體育體育海洋海洋海洋海洋海洋海洋建筑建筑建筑建筑建筑建筑流體特性流體特性: : 流動(dòng)性。流動(dòng)性。流體流體F固體固體F液體、氣體區(qū)別：液體有自由液面 & 氣體沒(méi)有自由液面 航空航天航空航天流體力學(xué)也是眾多應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。流體力學(xué)也是眾多應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。由于空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，人類(lèi)研制出由于空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，人類(lèi)研制出3 3倍聲速的戰(zhàn)斗機(jī)倍聲速的戰(zhàn)斗機(jī)。F-15使重量超過(guò)使重量超過(guò)3百?lài)?，面積達(dá)半個(gè)足球場(chǎng)的大型民航客機(jī)，靠空百?lài)崳娣e達(dá)半個(gè)足球場(chǎng)的大型民

5、航客機(jī)，靠空氣的支托象鳥(niǎo)一樣飛行成為可能，創(chuàng)造了人類(lèi)技術(shù)史上的奇跡。氣的支托象鳥(niǎo)一樣飛行成為可能，創(chuàng)造了人類(lèi)技術(shù)史上的奇跡。利用超高速氣體動(dòng)力學(xué)，物理化學(xué)流體力學(xué)和稀薄氣體力學(xué)的利用超高速氣體動(dòng)力學(xué)，物理化學(xué)流體力學(xué)和稀薄氣體力學(xué)的研究成果，人類(lèi)制造出航天飛機(jī)，建立太空站，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)登研究成果，人類(lèi)制造出航天飛機(jī)，建立太空站，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)登月的夢(mèng)想。月的夢(mèng)想。船舶流體力學(xué)船舶流體力學(xué)排水量達(dá)排水量達(dá)5050萬(wàn)噸以上的超大型運(yùn)輸船萬(wàn)噸以上的超大型運(yùn)輸船Luxury Passenger Liner航速達(dá)航速達(dá)3030節(jié)，深潛達(dá)數(shù)百米的核動(dòng)力潛艇節(jié)，深潛達(dá)數(shù)百米的核動(dòng)力潛艇船用螺旋槳時(shí)速達(dá)時(shí)速達(dá)200

6、200公里的新型地效艇等公里的新型地效艇等能源動(dòng)力交通能源動(dòng)力交通單價(jià)超過(guò)單價(jià)超過(guò)10億美元，能抵御大風(fēng)浪的海上采油平臺(tái)億美元，能抵御大風(fēng)浪的海上采油平臺(tái)海洋石油鉆井平臺(tái)海洋石油鉆井平臺(tái)AutomobileMagnetically Levitated Train 三峽水利樞紐三峽水利樞紐水利工程水利工程 水力學(xué)水力學(xué)Wind Power Generationn 建筑流體力學(xué)建筑流體力學(xué) 超高層建筑，大跨度橋梁等的設(shè)計(jì)和建造離不開(kāi)水力學(xué)和風(fēng)超高層建筑，大跨度橋梁等的設(shè)計(jì)和建造離不開(kāi)水力學(xué)和風(fēng)工程。工程。Chemical Engineering環(huán)境與生態(tài)控制環(huán)境與生態(tài)控制水污染水污染大氣污染大氣污

7、染災(zāi)害預(yù)報(bào)與控制龍卷風(fēng)天氣預(yù)報(bào)天氣預(yù)報(bào)墨西哥灣溢油事故墨西哥灣溢油事故 2010年4月20日夜間，位于墨西哥灣的“深水地平線”鉆井平臺(tái)發(fā)生爆炸并引發(fā)大火，大約36小時(shí)后沉入墨西哥灣，11名工作人員死亡 流體力學(xué)需要與其他學(xué)科交叉，如天文學(xué)，物理學(xué)，材料科學(xué)，流體力學(xué)需要與其他學(xué)科交叉，如天文學(xué)，物理學(xué)，材料科學(xué)，生命科學(xué)等，在學(xué)科交叉中開(kāi)拓新領(lǐng)域，建立新理論，創(chuàng)造新生命科學(xué)等，在學(xué)科交叉中開(kāi)拓新領(lǐng)域，建立新理論，創(chuàng)造新方法。方法。星云毛細(xì)血管流動(dòng)毛細(xì)血管流動(dòng)生物流體力學(xué)生物流體力學(xué)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的血流示意圖 用PIV法測(cè)量的動(dòng)脈瘤模型內(nèi)流動(dòng)狀態(tài) 1-2 流體力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史流體力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1-2 流體

8、力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史流體力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史第一階段（第一階段（1616世紀(jì)以前）：流體力學(xué)形成的萌芽階段世紀(jì)以前）：流體力學(xué)形成的萌芽階段 公元前公元前250250年年流體力學(xué)第一部著作流體力學(xué)第一部著作奠定流體靜力學(xué)基礎(chǔ)奠定流體靜力學(xué)基礎(chǔ)阿基米德：古希臘數(shù)學(xué)家、力學(xué)家，阿基米德：古希臘數(shù)學(xué)家、力學(xué)家，靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的奠基人，發(fā)現(xiàn)靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的奠基人，發(fā)現(xiàn)浮力定律（阿基米德原理）浮力定律（阿基米德原理） 論浮體論浮體任何一張開(kāi)列有史以來(lái)三個(gè)最偉大的數(shù)學(xué)家的名單之中，必定會(huì)包括阿基米德，而另外兩位通常是牛頓和高斯。不過(guò)以他們的宏偉業(yè)績(jī)和所處的時(shí)代背景來(lái)比較，或拿他們影響當(dāng)代和后世的深邃久遠(yuǎn)來(lái)比較，還

9、應(yīng)首推阿基米德。第二階段（第二階段（16世紀(jì)文藝復(fù)興以后世紀(jì)文藝復(fù)興以后-18世紀(jì)中葉）流體力學(xué)成為世紀(jì)中葉）流體力學(xué)成為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的基礎(chǔ)階段一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的基礎(chǔ)階段水力學(xué)水力學(xué)沉浮、孔口出流、物體的運(yùn)動(dòng)阻力以及管沉浮、孔口出流、物體的運(yùn)動(dòng)阻力以及管道、明渠中水流等問(wèn)題道、明渠中水流等問(wèn)題實(shí)驗(yàn)方法了解水流性實(shí)驗(yàn)方法了解水流性態(tài)態(tài)一深度均勻的河流，窄的地方較寬的地方水流速度要快 連續(xù)性方程 流體黏性流體黏性黏性黏性自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓：英國(guó)偉大的數(shù)學(xué)牛頓：英國(guó)偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。家和自然哲學(xué)家。.p2

10、21vTp第三階段（第三階段（18世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉-19世紀(jì)末）流體力學(xué)沿著兩個(gè)方向發(fā)世紀(jì)末）流體力學(xué)沿著兩個(gè)方向發(fā)展展歐拉（理論）、伯努利（實(shí)驗(yàn)）歐拉（理論）、伯努利（實(shí)驗(yàn)） 17551755年年理想流體平衡理想流體平衡微分方程微分方程 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)理想流體運(yùn)動(dòng)理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程微分方程 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)歐拉：瑞士數(shù)學(xué)家、力學(xué)家、瑞士數(shù)學(xué)家、力學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家，變分天文學(xué)家、物理學(xué)家，變分法的奠基人，復(fù)變函數(shù)論的法的奠基人，復(fù)變函數(shù)論的先驅(qū)者，理論流體力學(xué)的創(chuàng)先驅(qū)者，理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。始人。 pVVtV1)(02pVVtV1)(Navier (1785-18

11、36)Stokes (1819-1903) N NS S方程方程 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)黏性流體運(yùn)動(dòng)微分方程黏性流體運(yùn)動(dòng)微分方程斯托克斯斯托克斯18451845納維納維1821xxxxxxxxgxpzvyvxvzvvyvvxvvv)()(222222zyxyyyyyyyygxpzvyvxvzvvyvvxvvv)()(222222zyxzzzzzzzzgxpzvyvxvzvvyvvxvvv)()(222222zyx第四階段（第四階段（19世紀(jì)末以來(lái)）流體力學(xué)飛躍發(fā)展世紀(jì)末以來(lái)）流體力學(xué)飛躍發(fā)展 理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合 量綱分析和相似性原理起重要作用量綱分析和相似性

12、原理起重要作用1883年雷諾年雷諾雷諾實(shí)驗(yàn)（判斷流態(tài)）雷諾實(shí)驗(yàn)（判斷流態(tài)）1903年普朗特年普朗特邊界層概念（繞流運(yùn)動(dòng)）邊界層概念（繞流運(yùn)動(dòng)）1933-1934年尼古拉茲年尼古拉茲尼古拉茲實(shí)驗(yàn)（確定阻尼古拉茲實(shí)驗(yàn)（確定阻力系數(shù)）力系數(shù)）流體力學(xué)與相關(guān)的鄰近學(xué)科相互滲透，形成很多新分支和流體力學(xué)與相關(guān)的鄰近學(xué)科相互滲透，形成很多新分支和交叉學(xué)科。交叉學(xué)科。層流、紊流層流、紊流 黏性流體的一維定常黏性流體的一維定常流動(dòng)流動(dòng)雷諾應(yīng)力雷諾應(yīng)力雷諾：英國(guó)力學(xué)家、物理學(xué)家和雷諾：英國(guó)力學(xué)家、物理學(xué)家和工程師。杰出的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。工程師。杰出的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。 18831883年年ULRe 19041904年年邊

13、界層理論邊界層理論 不可壓縮流體二維邊不可壓縮流體二維邊界層概述界層概述德國(guó)力學(xué)家。現(xiàn)代流體力學(xué)的創(chuàng)始人之德國(guó)力學(xué)家?，F(xiàn)代流體力學(xué)的創(chuàng)始人之一。邊界層理論、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)、機(jī)翼一。邊界層理論、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)、機(jī)翼理論、紊流理論等方面都作出了重要的理論、紊流理論等方面都作出了重要的貢獻(xiàn)，被稱(chēng)作空氣動(dòng)力學(xué)之父。貢獻(xiàn)，被稱(chēng)作空氣動(dòng)力學(xué)之父。 普朗特普朗特超臨界翼型驗(yàn)證試飛中的超臨界翼型驗(yàn)證試飛中的TFTF8A8A 19121912年年卡門(mén)渦街卡門(mén)渦街卡卡 門(mén)：門(mén)：美國(guó)著名空美國(guó)著名空氣動(dòng)力學(xué)家氣動(dòng)力學(xué)家 解釋機(jī)翼張線的解釋機(jī)翼張線的 線鳴線鳴 、水下螺旋槳的、水下螺旋槳的 嗡嗡鳴鳴 1-3 流體力學(xué)研究

14、方法流體力學(xué)研究方法理論分析方法、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值方法相互配合，互為補(bǔ)充理論分析方法、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)值方法相互配合，互為補(bǔ)充理論研究方法理論研究方法力學(xué)模型力學(xué)模型物理基本定律物理基本定律求解數(shù)學(xué)方程求解數(shù)學(xué)方程分析和分析和揭示本質(zhì)和規(guī)律揭示本質(zhì)和規(guī)律實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法相似理論相似理論模型實(shí)驗(yàn)裝置模型實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)值方法數(shù)值方法計(jì)算機(jī)數(shù)值方法是現(xiàn)代分析手段中發(fā)展最快的方法計(jì)算機(jī)數(shù)值方法是現(xiàn)代分析手段中發(fā)展最快的方法之一之一理論分析 理論研究方法理論研究方法力學(xué)模型力學(xué)模型物理基本定律物理基本定律求解數(shù)學(xué)方程求解數(shù)學(xué)方程分析分析和揭示本質(zhì)和規(guī)律和揭示本質(zhì)和規(guī)律 精確解、漸進(jìn)分析（攝動(dòng)法、非攝動(dòng)方法、）實(shí)驗(yàn)

15、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)流體力學(xué) 測(cè)試儀器，擁有目前國(guó)際最先進(jìn)的五光束三分量激光多普勒測(cè)速儀、IFA300四通道智能化熱線熱膜測(cè)速儀、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)精密坐標(biāo)架、六通道熱線熱膜測(cè)速儀，低速回流式風(fēng)洞，直流式低湍流度風(fēng)洞、中型水槽等實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，滿足開(kāi)展流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工作的需要。圓柱擾流后形成卡門(mén)渦街 汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞試驗(yàn) 飛機(jī)機(jī)翼的翼梢渦結(jié)構(gòu) 木星云層紅斑的多尺度渦結(jié)構(gòu)計(jì)算流體力學(xué)計(jì)算流體力學(xué) Fluent軟件，IBM上運(yùn)行的PowerFLOW和Star_CD, FINE等CFD軟件。 北京吉普的外氣流計(jì)算北京吉普的外氣流計(jì)算Fluent計(jì)算流體軟件-4 -4 連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型任

16、何一個(gè)微小的剪切力都能使流體發(fā)生連續(xù)變形任何一個(gè)微小的剪切力都能使流體發(fā)生連續(xù)變形固體的變形與受力的大小成正比固體的變形與受力的大小成正比 流流體與固體的區(qū)別體與固體的區(qū)別流體流體F固體固體F在靜止時(shí)，不能承受剪切力液體與氣體的區(qū)別液體與氣體的區(qū)別 液體難于壓縮；而氣體易于壓縮。液體難于壓縮；而氣體易于壓縮。 液體有一定的體積，存在一個(gè)自由液面；氣體液體有一定的體積，存在一個(gè)自由液面；氣體 能充滿任意形狀的容器，無(wú)一定的體積，不存能充滿任意形狀的容器，無(wú)一定的體積，不存 在自由液面。在自由液面。液體的分子距和分子的有效直徑差不多是相等的液體的分子距和分子的有效直徑差不多是相等的氣體分子距比分子

17、平均直徑約大十倍。氣體分子距比分子平均直徑約大十倍。液體有力求自身表面積收縮到最小的特性液體有力求自身表面積收縮到最小的特性氣體分子間的吸引力微小，分子熱運(yùn)動(dòng)起決氣體分子間的吸引力微小，分子熱運(yùn)動(dòng)起決定性作用定性作用問(wèn)題的引出：?jiǎn)栴}的引出：微觀：分子間存有空隙，在空間是不連續(xù)的。微觀：分子間存有空隙，在空間是不連續(xù)的。一般工程中，所研究流體的空間尺度一般工程中，所研究流體的空間尺度 要比分子距離大得多。要比分子距離大得多。 流體是由大量做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子組成的，分子之間流體是由大量做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子組成的，分子之間存在空隙，但在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，存在空隙，但在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mm1mm3 3液體中含有

18、液體中含有3.33.310101919個(gè)個(gè)左右的分子，相鄰分子間的距離約為左右的分子，相鄰分子間的距離約為3.13.11010-8-8cmcm。1mm1mm3 3氣氣體中含有體中含有2.72.710101616個(gè)左右的分子，相鄰分子間的距離約為個(gè)左右的分子，相鄰分子間的距離約為3.23.21010-7-7cm cm 流體視為由無(wú)流體視為由無(wú) 數(shù)連續(xù)分布的流體微團(tuán)組成的連續(xù)介質(zhì)。數(shù)連續(xù)分布的流體微團(tuán)組成的連續(xù)介質(zhì)。二、流體的二、流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)v必要性：必要性：連續(xù)介質(zhì)假設(shè)后連續(xù)介質(zhì)假設(shè)后物理量在流體中連續(xù)物理量在流體中連續(xù)分布分布可將流體的各物理量看作是空間可將流體的各物理量看作

19、是空間坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)解析方法等數(shù)解析方法等數(shù)學(xué)工具來(lái)研究流體的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律學(xué)工具來(lái)研究流體的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律流體連續(xù)介質(zhì)流體連續(xù)介質(zhì)物理量（密度、速度、加速度）連續(xù)物理量（密度、速度、加速度）連續(xù)), ,(tzyxuu v合理性：合理性：流體分子的間隙極其微小流體分子的間隙極其微小可看可看做連續(xù)介質(zhì)做連續(xù)介質(zhì) 避免了流體分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，只需研究流體的宏觀避免了流體分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，只需研究流體的宏觀運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 可以利用數(shù)學(xué)工具來(lái)研究流體的平衡與運(yùn)動(dòng)規(guī)律?？梢岳脭?shù)學(xué)工具來(lái)研究流體的平衡與運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 v優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn): :1mm1mm3 3液體液體3.33.310101

20、9191mm1mm3 3氣體氣體2.72.710101616v適用范圍：適用范圍： 火箭在高空稀薄氣體中飛行火箭在高空稀薄氣體中飛行 激波激波 MEMSMEMS（微尺度流體機(jī)械系統(tǒng)）（微尺度流體機(jī)械系統(tǒng)）L / l 100 適用適用L 物體特征尺寸物體特征尺寸l 流體質(zhì)點(diǎn)特征尺寸流體質(zhì)點(diǎn)特征尺寸不適用不適用 基于連續(xù)介質(zhì)假定：基于連續(xù)介質(zhì)假定： 流體運(yùn)動(dòng)遵循牛頓力學(xué)規(guī)律，滿足三大流體運(yùn)動(dòng)遵循牛頓力學(xué)規(guī)律，滿足三大守恒定律。守恒定律。 1 1 質(zhì)量守恒；質(zhì)量守恒； 2 2 動(dòng)量守恒；動(dòng)量守恒； 3 3 能量守恒。能量守恒。-5 -5 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)一、流體的密度一、流體的密

21、度v定義：定義：?jiǎn)挝惑w積流體所具有的質(zhì)量單位體積流體所具有的質(zhì)量 用符號(hào)用符號(hào)來(lái)表示。來(lái)表示。單位：?jiǎn)挝唬簁g/mkg/m3 3 mV 均質(zhì)流體：均質(zhì)流體： 非均質(zhì)流體：非均質(zhì)流體：0dlimdVmmVV常見(jiàn)流體的密度：常見(jiàn)流體的密度： 水水1000 kg/m3 空氣空氣1.23 kg/m3流體重要屬性，表流體重要屬性，表征流體在空間某點(diǎn)征流體在空間某點(diǎn)質(zhì)量的密集程度。質(zhì)量的密集程度。二、二、流體的膨脹性和壓縮性流體的膨脹性和壓縮性v定義定義：在一定壓強(qiáng)下，單位溫升引起的體積變化率：在一定壓強(qiáng)下，單位溫升引起的體積變化率。1 1、液體的膨脹性、液體的膨脹性v體積膨脹系數(shù)體積膨脹系數(shù)1VdVdT

22、 VV流體的體積膨脹系數(shù)，流體的體積膨脹系數(shù)，1/1/，1/K1/K；dT流體溫度的增加量，流體溫度的增加量，K K；V原有流體的體積，原有流體的體積，m m3 3；dV流體體積的增加量，流體體積的增加量，m m3 3。在一般情況下，液在一般情況下，液體的體積膨脹系數(shù)體的體積膨脹系數(shù)忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。2 2、液體的壓縮性（續(xù)）、液體的壓縮性（續(xù)）v體積模量體積模量K ：壓縮系數(shù)的倒數(shù)。壓縮系數(shù)的倒數(shù)。ddV pKV v說(shuō)說(shuō) 明：明：工程上常用體積模工程上常用體積模量衡量流體壓縮性量衡量流體壓縮性越大，越不易被壓縮越大，越不易被壓縮K流體的種類(lèi)不同，其值不同。氣體壓縮性大于流體的種類(lèi)不同，其值

23、不同。氣體壓縮性大于液體。液體。K同一種流體的同一種流體的值隨溫度、壓強(qiáng)的變化而變化。值隨溫度、壓強(qiáng)的變化而變化。K不可壓縮流體：不可壓縮流體：流體密度隨溫度、壓強(qiáng)變化很小的流體。流體密度隨溫度、壓強(qiáng)變化很小的流體。不可壓均質(zhì)流體：不可壓均質(zhì)流體：const可壓縮流體：可壓縮流體：const3 3、不可、不可壓縮流體和可壓縮流體壓縮流體和可壓縮流體嚴(yán)格地說(shuō)，不存在完嚴(yán)格地說(shuō)，不存在完全不可壓縮的流體。全不可壓縮的流體。 氣體對(duì)物體流動(dòng)的相對(duì)速度比聲速要小得多時(shí)，氣體的密氣體對(duì)物體流動(dòng)的相對(duì)速度比聲速要小得多時(shí)，氣體的密度變化也很小，可以近似地看成是常數(shù)，也可當(dāng)作不可壓縮度變化也很小，可以近似地

24、看成是常數(shù)，也可當(dāng)作不可壓縮流體處理。流體處理。 一般情況下的液體都可視為不可壓縮流體，管路中壓降較一般情況下的液體都可視為不可壓縮流體，管路中壓降較大時(shí)，應(yīng)作為可壓縮流體（發(fā)生水擊、水下爆破）。大時(shí)，應(yīng)作為可壓縮流體（發(fā)生水擊、水下爆破）。三、三、流體的粘性流體的粘性1 1、流體的粘性、流體的粘性定義定義：在外力作用下，流體微元間出現(xiàn)在外力作用下，流體微元間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生阻抗時(shí)，產(chǎn)生阻抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)的切向阻力的性質(zhì)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的切向阻力的性質(zhì)。理想流體和粘性流體流體的一種屬性，水的粘性由內(nèi)聚力，空氣的粘性由分子的熱運(yùn)動(dòng)粘性，只有運(yùn)動(dòng)時(shí)才能體現(xiàn)出來(lái)2.2.粘度的表示方法粘度的表示方法

25、粘性系數(shù)粘性系數(shù)v 動(dòng)力黏性系數(shù)動(dòng)力黏性系數(shù)，Pasv 運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)，m2/s反映流體粘滯性反映流體粘滯性大小的系數(shù)大小的系數(shù)四、影響粘度的因素四、影響粘度的因素液體吸引力液體吸引力T氣體熱運(yùn)動(dòng)氣體熱運(yùn)動(dòng)T 16861686年年 流體粘性流體粘性粘性粘性自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓：英國(guó)偉大的數(shù)學(xué)牛頓：英國(guó)偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。家和自然哲學(xué)家。與接觸面的面積與接觸面的面積A A成正比成正比與流體的種類(lèi)有關(guān)與流體的種類(lèi)有關(guān)與接觸面上壓強(qiáng)與接觸面上壓強(qiáng)P P 無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力 F F與垂直于流動(dòng)方向的速度梯度與垂直于流動(dòng)方向的速度梯度du/dydu/dy成正比成正比dduFAydduFAyF F 流體層接觸面上的內(nèi)摩擦力，流體層接觸面上的內(nèi)摩擦力，N N；A A