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- {1 r# Q# i( U/ W! b & \% t! ]' O! L% a
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部分内容
6 Z; b, \2 T* m1 q
第1章 流体流动
, T% r- {6 c3 y& k4 d$ m
1.1 考点归纳
1 Y0 h2 Q. [7 s: n" | 一、流体的物理性质
; ]' v0 k' ^( @ 1．连续介质假定
& D& H' V3 s2 Z8 \2 l9 x/ l @
（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；
& V" }2 n( e/ K
（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。
u2 A0 f5 J/ G. L, v
2．流体的密度和比容
6 |7 s) g' K8 y% {' v
（1）密度的定义与性质
2 o4 y. ~: w F+ J/ ^: X 流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。
8 D2 u/ v/ V2 X
n2 P- Z/ ^2 ?8 [: o4 y: o$ O 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
5 Z7 Q. P* V- w. y. g3 ^- M
9 f, `6 f6 u3 Q7 _+ g; k! |' e
8 @: ^$ |% @* e* M& F
7 R8 p/ W) R2 e( H& P& X 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
) {8 w6 @, \. n8 h1 t' I. ]+ k$ E! x
1 |3 F5 _/ H: o( }$ e+ a
" d. l6 f9 p. X, r. E # i& w+ {% k' Y! Z; `6 Y, @
高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
* ]! B* R3 u% X! d! n
（2）流体混合物的密度
1 g- l- r: I2 B: z
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
1 K6 ?" \; m8 x) C i
/ x5 \* i8 L9 H. U$ B: Q. u8 ` . X, `) j# C$ M4 y0 g
% \+ {4 R4 U8 u7 N ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3；
: G9 P. u- N- F/ t& H" M. w" x
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。
' e2 K! Z2 R* m# J# }
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
) f- A) @+ R7 o; T" i, w# G
ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
8 a# I% T1 c% i6 t
φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
1 ? y+ T5 T1 K5 n3 M4 G! z 3．流体的膨胀性和压缩性
4 R5 R6 g/ m7 N$ l* b% `+ C
（1）膨胀性
" C% D# [3 f3 F7 h# Y) B. ? 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。
8 I: F( j# ^% {) Z/ F3 T & R6 P' Q2 y. h/ S
7 F- e( a" T8 ^0 a7 w7 D# I) }
+ E" o. k3 f9 b! D6 \ dT——流体温度的增量，K；
0 Q/ Z [: M' I; @- ]0 s* r
dv/v——流体体积的相对变化量。
0 E# @& F: z5 M& F
液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。
8 G; X% ~3 V! v3 W( a6 c6 V
（2）可压缩性
4 `7 H0 U4 n: q3 Q 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。
5 j4 A+ N/ n) w5 }) D5 E5 B 9 ?4 E8 P2 l( F: r
0 n/ b3 G$ [2 j; K# g p" A
* F+ w9 j, O6 g, g: ] 负号表示dv与dp的变化方向相反。
! X- U! U6 Y5 O$ U9 C4 ^ 由于ρv＝1，故上式又可以写成
" g W" |6 s) p/ d% e( W / p& o4 ], ]4 X+ Q
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。
1 O9 J' k, d! c" G7 Z, } 4．流体的黏性
1 x* K* D, [/ m7 s R0 p' d, k
（1）牛顿黏性定律
8 \% O! G. g( _* ? 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。
7 ]5 Z6 ]% y0 Y' w2 ~5 B% p ①黏性的产生原因
4 |6 T8 U% Y! [; g$ H a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力；
" Y1 z: c* g% g( Z) E5 s
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。
- C& m& T6 K1 w2 ]5 h5 F, _) Q" g
②牛顿黏性定律
% D0 d$ D" B, _! M" {3 R) D4 k7 N
0 ^8 c& {$ Z5 ~7 P8 [( ^
1 v/ [6 n" ?. ^6 Q/ r6 E( J
: A9 ^" j4 C1 l- J τ——剪应力或内摩擦力，N/m2；
4 }2 b m) |% h; T: ` μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s；
8 U. e) M* s- C9 f) o: z0 J
dux/dy——速度梯度，1/s。
0 b. L* p, a% @7 s2 u0 ~
负号表示τ与速度梯度的方向相反。
8 D O( t' U G/ S
（2）流体的黏度
, w) s& F" P Q. q) h3 I8 ~% l; C& \
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。
0 E9 _" ?; Q; ^) b# ]
运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
% ~/ F( j/ Q9 }% v$ ^+ M f 3 A4 n' f& O/ x! y
6 F$ j& A5 d7 }6 U" z
1 ?4 r6 E! V/ @ 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
) k q9 N2 j" b# t2 q( i
1St＝100cSt＝10－4m2/s
) o! l9 W) W: K. o$ o. G 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 m2 v/ r: ]# e7 B- e5 l4 p3 W （3）理想流体与黏性流体
3 a! m3 O% H( q% P6 }& c: w7 P 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。
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二、流体静力学
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1．静止流体的压力特性
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（1）静压力的定义
; Q; G6 p1 \4 u5 k+ K 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。
' d4 _5 \& o0 Y/ q9 ]
（2）静压力的特性
( v; K3 t1 N9 t; n5 { 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；
: E2 [, y6 K N& v3 ]) 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。
0 x- V H( d1 }& J6 m+ S" c 想要获取更多职称考试学习资料，考试相关动态，历年真题和题库，请关注知择学习网
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