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+ z; [; N2 ~( L$ u 一、流体的物理性质 2 r4 T. G4 y$ f8 h$ @
1．连续介质假定 % I/ z" I5 H w" Q/ @
（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；
% B+ Z2 }+ e7 r4 z: x （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。 # ^$ f6 M; z/ |. c# e" d; |
2．流体的密度和比容 ' W4 L4 }# Z, r; D2 r
（1）密度的定义与性质
5 k( o/ T- c. D/ y+ g" q 流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。 1 [, H/ l) @+ {' N8 M; d& E5 X
. j. O. E- ?" i Z4 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
7 A W3 q2 P7 I/ o6 D 6 r# J# ?1 z& f+ s- 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 / D G8 S0 U1 ~. ]* a7 ~/ S
+ Y' r9 Q3 [' h3 T
高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
; n2 k6 U3 ?% R; w& S （2）流体混合物的密度 & x- [: W/ C) y7 v. U" k/ W5 P$ U
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 B3 W. ~& w& N" l- c1 |
) j. ^& U& Z$ N( I3 r. Y3 W. a' L
ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3； 1 Y/ O- R, f# {* I8 ^
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。 , S. [+ @$ ]" y1 X" v- z: \8 W
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 , M; b& f/ M# k/ q
ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
# C0 _* o# ^ ?! F1 n φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
: J3 x. ]$ R) O6 Y, h2 ]: ] 3．流体的膨胀性和压缩性 1 _2 M" V7 W) @
（1）膨胀性 , b Z4 ?$ g! _; @$ q" m1 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。 : |3 d6 r2 ^! y) Z" T2 W$ w
3 c2 H! ?9 m+ T' G8 B d. o$ f8 t
dT——流体温度的增量，K； }7 a4 Z8 w+ [0 Y( G
dv/v——流体体积的相对变化量。
) |7 b) b( f A 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 m8 ?) A2 L, m8 o6 C （2）可压缩性 " q$ q6 v9 [. H# p% \4 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。
3 @8 r) m5 u6 E2 ^: j
* u8 }. T- I+ I, }% u7 x 负号表示dv与dp的变化方向相反。
# a6 J u% I, k% \9 |0 j 由于ρv＝1，故上式又可以写成 0 I# m, F/ B+ `
% B. K4 b& N; M0 e! v
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。 $ l! t0 ]- h- i( X# a6 Q+ a$ A4 [4 ?1 |8 \
4．流体的黏性
; |3 p/ R1 `3 X( m; s （1）牛顿黏性定律
" p5 e: a: t& L3 c* ?0 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。
6 h9 }* @$ f4 D7 f7 z ①黏性的产生原因
; w. i c$ Q/ e; @0 l ^) S a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力；
* O9 w, u% q4 S3 _1 q: J0 _2 U b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。 6 @& n' X. S9 f$ v5 ~$ M' [4 k0 q
②牛顿黏性定律 : `5 a* I0 w* U* ?& Q9 d
5 K' x$ g4 m+ i, U- ?+ f τ——剪应力或内摩擦力，N/m2； " N4 R+ y6 n# n' Z0 m2 y) K
μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s；
- x3 P" J W" `! o& y; C dux/dy——速度梯度，1/s。 ! }8 L* L3 j- c$ r) `) W2 p3 h
负号表示τ与速度梯度的方向相反。
4 q2 }6 d2 j- F6 d+ d: g _ （2）流体的黏度 6 |- `7 q$ c4 j3 m! L# j& L+ o
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。
* b! C: n f9 Y% U; y1 ? 运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示 ! z* X' O) l+ ?1 z$ J* }
# O {% P3 A0 z* a 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
: P) V( v4 \8 W3 T. E 1St＝100cSt＝10－4m2/s $ g6 f3 s4 m' ^$ D& X/ l1 j
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。 6 m, w- ~' @+ }' j
（3）理想流体与黏性流体
5 W& ^+ T/ f! R, F 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。 ! y) _. `: C/ C# M z7 k
二、流体静力学
6 L4 M( n0 Z4 K0 [8 D9 W 1．静止流体的压力特性
4 T: S! u" V9 _9 ]* {6 \, k （1）静压力的定义 / }" y# D( F5 H! x7 t, S) 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。 + E: I8 b0 Z) B/ j M" Z2 e
（2）静压力的特性
( u3 M! m$ h/ l9 R" V 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； 5 o0 Y: z& J" Q
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。 ( Z5 x B( v4 K/ ?* C) a+ I
（3）静压力的单位
9 v: \- ^: {& ] r4 }/ X+ d& | 在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。 - j8 a; P% V; S$ c
一些常用压力单位之间的换算关系如下： 5 Z0 V7 _4 v4 ~- Y; U
/ t0 \2 K! W2 T0 g1 J- F# _7 X: ~; ~$ ]/ M3 G% G% t
3 n0 b5 X3 L" P- ^5 [: G" M( D% z- r' z, p7 } R/ l- X
; X+ y6 i ~4 M1 h | 
