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* g! |/ I$ F2 L 一、流体的物理性质
$ v& y- s0 }4 Z4 i. z. L. | 1．连续介质假定
5 `9 u$ H$ B8 @ （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； ; D, E6 ]4 s& f+ o
（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。 ; d; {) @* i B6 Z& y
2．流体的密度和比容
7 g& ?1 T) r+ E9 C （1）密度的定义与性质 , W {9 q' C. a/ m
流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。 L, g9 R) l/ J5 B( |
5 C3 j0 Q! i1 a5 D" y3 s! d
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 P% a$ P, T# }4 m) \
+ t1 U4 J8 U; O! l. y 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
, {& k0 c* y9 H9 y! [
/ ^& {5 H+ @* g- V 高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。 ; V z; s A3 t5 Z" f+ b; L
（2）流体混合物的密度 ' B& j5 n& t @) S2 g" L& }; w
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
3 T8 Q" M, }1 n" K; l1 b " J0 R/ J( g9 J2 T3 y$ B% s
ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3； ( ~# V4 _7 \8 P0 W- L
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。
4 K5 ~- l5 S% i: ]/ p2 c 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 - w/ E* G* [ v/ k4 S$ K
ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
. P n* [" ]# g) g1 @ φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。 0 I- v! M, `/ S4 w& ^+ ~
3．流体的膨胀性和压缩性 2 l, b3 z' X4 d1 T! t) V6 J
（1）膨胀性 " A* T4 D! m4 L& Q
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。 ! w4 r! i; p! d: `' X) Y2 w
5 Z- ?6 U) T/ H! t. C
dT——流体温度的增量，K； . V ^! E0 ~0 H1 w/ d5 c. T
dv/v——流体体积的相对变化量。 * Y9 K& f9 v& E9 V9 }* K
液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。 $ `0 \' E: U+ k) o7 c
（2）可压缩性 $ \! M! `- _9 |# Y9 |( X$ U s& _" r
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。
) J# I9 f& J0 l8 j" | 7 Q0 S& Y9 m* G2 K. L
负号表示dv与dp的变化方向相反。
& q3 @5 a% I1 l. |! b* a& M' |1 y 由于ρv＝1，故上式又可以写成 3 Z. a5 n p4 p6 D( A# m
# Z( T0 K. M) o 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。 + C0 m U5 p+ f5 R0 H1 R
4．流体的黏性
1 V; n. L. a; j/ [ （1）牛顿黏性定律 ; B3 L2 R8 ]: v' e9 z0 s
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。
$ `) z, k4 h4 x; g# N ①黏性的产生原因
( ?! ^: N' o( l6 `% W6 d- q a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力； 1 S J$ f' v& N/ \: B$ u
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。
/ K l" W7 z4 s4 p' ?( E, b# n! ^! T ②牛顿黏性定律
6 L9 g3 k; ?& O1 Q # Y6 W% v6 R; Q2 c9 I; F
τ——剪应力或内摩擦力，N/m2；
( z- ]6 s! ]7 N3 j5 ~" W O0 N μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s；
9 `5 y+ T; |( O" r/ O# H dux/dy——速度梯度，1/s。 3 f8 b- S+ W( A; b
负号表示τ与速度梯度的方向相反。
b5 m" Q2 g4 ~7 {* C$ I% G （2）流体的黏度
* J9 `1 f4 R K! L8 Q9 Q* a. B 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。 4 f! I! Q- x4 M3 b+ s6 j
运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
+ o, }5 u' G, T6 [6 H
; D- a8 t w' x# ~) k# Q 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 : Z) g! C1 [" ^6 Z0 x
1St＝100cSt＝10－4m2/s
/ h% E+ i1 h) ]& [% C* ?8 Y 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。
, T" L9 w \% Y （3）理想流体与黏性流体 2 `2 u6 g6 N) H0 n# T' K
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。
# k& Q" `' z8 B( l) T! ? 二、流体静力学 5 g& f1 T3 ~7 b# q: V% U/ _/ _
1．静止流体的压力特性 # E# d" b) `1 [, m3 b! S) ?
（1）静压力的定义 8 r! f5 W: c+ D# L/ g) H u
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。 , Z3 Q' s7 _1 l0 \; C+ Q1 z7 `
（2）静压力的特性 ! {0 d7 t( Y, I$ g
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；
6 ^" @2 B8 N# b: R" b 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 L+ C! d! U- O0 |. ^ （3）静压力的单位 5 w8 a$ o8 k& a; B
在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。
. c$ [( F$ E8 w7 e1 j 一些常用压力单位之间的换算关系如下： + P) F$ t7 }3 P1 D+ P: j0 e Y
/ n8 r& i" I9 z3 o% z% D
6 g" @6 J# [* m. S/ s" N* n9 j% p5 Q
9 a4 i2 j+ ?& H8 K5 d% r) J% z$ V
0 N/ b8 s2 F. d7 { | 
