工程流力力學(xué)：第二章第一節(jié)

第二章流體及其物理性質(zhì)流體的定義和基本特征連續(xù)介質(zhì)的概念作用在流體上的力流體的密度流體的壓縮性和熱脹性流體的粘性液體的表面性質(zhì)§2.1流體的定義和基本特征流體：能夠流動的物質(zhì)。

在任何微小的剪切力的作用下都能夠發(fā)生連續(xù)變形的物質(zhì)(易流性)。

包括氣體、液體。流體的分類:

(依聚態(tài)的特點)液體

具有一定的體積，有自由液面氣體

沒有一定的體積，無自由液面，流動性更大從微觀結(jié)構(gòu)上：

︱

流體

︱

固體-----------------------︱-----------------------︱------------------------分子間隙

︱

大

︱

小-----------------------︱-----------------------︱------------------------分子運動形式︱

移動轉(zhuǎn)動︱移動轉(zhuǎn)動振動例：加熱鐵T↑—→分子能量↑，振幅↑—→遷移分子數(shù)↑—→溶解

(固—→液)從宏觀力學(xué)特性上:

固體抗：

拉力壓力

剪力

流體抗：壓力一定的剪應(yīng)力

如圖，用金屬鉚釘，可抗剪力;若孔中加水，則不可抗剪力

易流性：

靜止流體不能抗剪力，在很小的剪應(yīng)力的作用下，流體就會發(fā)生連續(xù)不斷的變形。水往低處流，是指即使在很微小的沿地形坡度方向的重力分量的作用下，流體就在不停地變形------即流動。流體與固體比較:

(1)當剪切力停止作用后，固體變形能恢復(fù)或部分恢復(fù)，流體則不作任何恢復(fù)。

(2)固體內(nèi)的切應(yīng)力由剪切變形量(位移)決定，而流體內(nèi)的切應(yīng)力與變形量無關(guān)，由變形速度(切變率)決定。

(3)任意改變均質(zhì)流體微元排列次序，不影響它的宏觀物理性質(zhì)；任意改變固體微元的排列會將它徹底破壞。

(4)在受到剪切力持續(xù)作用時，固體的變形一般是微小的(如金屬)或有限的(如塑料)，但流體卻能產(chǎn)生很大的甚至無限大(只作用時間無限長)的變形。

(5)固體表面之間的摩擦是滑動摩擦，摩擦力與固體表面狀況有關(guān)；流體與固體表面可實現(xiàn)分子量級的接觸，達到表面不滑移(附著性)?！?.2流體的連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)的概念

(continuousmedium)

抽象的物質(zhì)簡化模型

（類似于材料力學(xué)中的均勻體，理論力學(xué)中的剛體）從微觀運動上看：

從物理學(xué)的觀點出發(fā)，流體的分布在時間上和空間都是不連續(xù)的;如圖中A、B兩點，參數(shù)不定。

宏觀機械運動：

工程應(yīng)用中多數(shù)研究風速、河流、管流，感興趣的是流體的宏觀特性，是大量流體分子的行為和作用的統(tǒng)計規(guī)律和宏觀效果，如一杯水，我們注重它是否靜止，不管其具體各分子是否靜止。故在流體力學(xué)中，力求引入引入一個宏觀的流體模型代替真實的分子結(jié)構(gòu)。連續(xù)介質(zhì)模型：

1753年，由瑞典學(xué)者歐拉(Euler)首先采用，將流體看作是充滿所在空間，彼此之間沒有空隙存在的無數(shù)質(zhì)點所組成的連續(xù)體。（這些質(zhì)點也稱微團）連續(xù)介質(zhì)的合理性：

1cm3的水含有分子個數(shù)：

1cm3的氣體含有分子個數(shù)：

標準狀態(tài)下

故質(zhì)點本身的幾何尺寸相對于流體空間或流體中的固體而言可取為無窮小，可忽略不計，但其又包含了足夠多的流體分子，足以顯示出分子運動的宏觀特性。連續(xù)介質(zhì)模型的意義：

連續(xù)介質(zhì)模型是對實際流體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的簡化，使分析問題時帶來兩大方便：

(1)

擺脫了復(fù)雜的微觀分子運動，著眼于所關(guān)心的宏觀機械運動；

(2)能充分利用連續(xù)函數(shù)這一數(shù)學(xué)工具，將反映流體宏觀特性的各個物理量，如

ρ，v

,p等，都可以看作是時間和空間的連續(xù)函數(shù)。連續(xù)介質(zhì)模型的使用限制：不適用于

(1)

稀薄氣體

(2)對宏觀特性如粘性、