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6 D4 |/ D5 Q6 n 一、流体的物理性质 3 y' Z" m. J2 G* q9 q
1．连续介质假定 ) e" V$ Y7 C' `+ e
（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；
) _& G' k: e8 ?, H( ?$ i2 j （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。 6 \1 _. k4 V9 S8 [) |, ~. V w6 H
2．流体的密度和比容
& C: ~5 J/ ^/ G' G5 { （1）密度的定义与性质 1 O$ j' p1 F+ ]7 @, z: V
流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。
8 ^3 [4 C' x3 v7 a) k! V ( L, v: {& X) c4 s
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
& x6 c6 j ~ D7 O 7 T. K0 \6 q' k" _2 O; ?
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 `$ U. Y# `9 o v' A
' i! v9 S" Y6 u) `5 B/ I
高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。 & L1 F/ }! m( v$ l- r
（2）流体混合物的密度 b) w j7 O. G. N; V
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
8 {0 d) L; o) Z* g- y
) B! d1 c- K! x; s& l/ l ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3；
2 q5 ~- a; V: O4 Q/ n* [ ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。
: }# c6 N; `# `* t; n* S% A2 F 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 E6 R4 o7 g. a. J u+ C* x4 e
ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
4 m$ X. N' h# C1 t φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。 $ S/ b9 i- ?+ M- J
3．流体的膨胀性和压缩性 & H4 g& |) t- p. n2 J3 G
（1）膨胀性
: p3 Q" B) g: 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。 * M, [ ]7 ~, z0 P3 I
# Z" `( b. ^$ S4 } dT——流体温度的增量，K；
# n+ s+ M9 i( z: a2 P. Q dv/v——流体体积的相对变化量。 $ D# s& C! N! Z5 ^* s2 m8 s7 b1 {5 b
液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。 9 q! }; N" ?& U* P( c; T$ D
（2）可压缩性
: l0 h. Y* S# o( ^, h q& p 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。
r$ T% w" q- {+ D3 W( U! R
" A y' O; X, a9 B: [7 U8 g 负号表示dv与dp的变化方向相反。
9 f/ l. D4 G" p( Q6 H5 [5 ]- l 由于ρv＝1，故上式又可以写成 $ n: ^0 s+ m% E; s
9 H/ S! m* x5 X% u4 F% ^ 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。 # D' k4 n c* w6 g# o2 c- |3 J
4．流体的黏性 , }" x" t# W+ v8 B' j9 `
（1）牛顿黏性定律
9 f: n' [) R. 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。 1 C( |: m& m% D& z! {
①黏性的产生原因 ' K6 Y8 k. t! c& _
a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力； 4 A% x8 g7 h0 q/ f/ h# v5 t$ H
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。 ; W# P3 d/ m5 l# x( ^0 \& c
②牛顿黏性定律 4 ~: P. Q) M3 s$ Q" C
: d' M2 X8 n- ^2 t! W2 W# A' V6 E τ——剪应力或内摩擦力，N/m2； / ^: {$ D) O0 k u, N5 N( S9 {
μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s； 5 @/ T4 R( I. t; M( k! F
dux/dy——速度梯度，1/s。
2 P1 }5 i# @1 s; ]7 | 负号表示τ与速度梯度的方向相反。 % A, ?- {7 c) N6 N$ Z
（2）流体的黏度 - w& I9 C4 F0 K1 \% ?! [5 r
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。
$ N$ j' w2 r. [# b% s 运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示 6 a0 S5 C" Q2 n, d8 b( w
! V+ w/ ]/ _8 _( k. }
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 " t& u2 e1 U3 w0 p9 s8 A. x' t
1St＝100cSt＝10－4m2/s
+ ^3 i( s, m) \, u 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。 . n, I1 X0 ?$ I1 q5 o3 f' v
（3）理想流体与黏性流体
6 v+ T: p( j7 X$ v, J: a7 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。 ! ?/ ?/ z) T4 ]7 h2 }5 K5 p) }0 }
二、流体静力学 6 Q3 u1 D( t# y8 n% [: ?; H3 j
1．静止流体的压力特性
2 F' p7 Q# y1 g: W* C1 c: e （1）静压力的定义
1 ?9 j1 t6 ]/ G8 ^3 G/ | 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。
+ [4 `$ B$ F* t4 C! x$ y8 J （2）静压力的特性
$ a5 D% ?- w! K5 g, p' _' ?! O 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； " i4 R6 `: ?9 p3 f4 R1 \
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。
) |; W& S2 Z) h （3）静压力的单位 ( [: @) j/ y4 p* K8 T
在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。
' }- P' z$ Y- _' g 一些常用压力单位之间的换算关系如下： 1 l0 K9 b) ^- I9 W6 Y" c
) D- e) T- i' Y! w- H
! H* @) O2 F# b( M
( z3 j4 r% i0 I* h
% w. n* y9 I2 `" C% o+ Q. v6 _$ m* @7 e+ r$ m+ t
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