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部分内容
" O( }4 c5 w$ e1 C c. T" K 第1章 流体流动
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1.1 考点归纳
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一、流体的物理性质
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1．连续介质假定
9 c. l% E, V( h2 Q+ j0 y
（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；
& H/ c% g: T% Z, 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。
6 T3 U2 t C0 G- G4 w5 U( _ 2．流体的密度和比容
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（1）密度的定义与性质
! W1 u: y% n3 Q6 ?+ g. Z2 g/ o 流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。
) N; H6 {! G5 c9 Y6 x
5 R% s% ^0 }( i/ f0 z 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
# K! N5 h! N) b+ @
: g2 q0 E7 P' G/ x# I4 o
% }. k& H0 f, Y/ L4 m \' p2 U& p
3 M) H) F* f+ Y- |% a 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
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高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
! H4 ^- ^& w0 `$ ~ （2）流体混合物的密度
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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
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2 ^1 O% Z9 ~) E" o F5 @ 6 a- j1 D/ ]$ a5 z
, \7 A0 D# _4 _4 D ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3；
/ o6 L" ~0 w* i6 `2 ? ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。
) g8 i9 f! O: 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
) _( k9 A( k+ [! W" d3 k: a. h) e ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
6 M4 [, Z# F: g& j φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
" @" G+ m5 Z3 l7 T$ z h
3．流体的膨胀性和压缩性
, r/ `+ b1 [2 u7 j （1）膨胀性
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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。
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/ n. b5 J2 H& P- n" ^& z3 P% R 1 q* V2 b* h6 y: P3 g" A ^
v+ n$ G* ]% {! t# N dT——流体温度的增量，K；
, e; b* O' u/ _; m. s
dv/v——流体体积的相对变化量。
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液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。
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（2）可压缩性
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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。
. K9 O) J" i0 C$ V+ o) K# p& a: y
& }0 T# S% Z4 J: ? ) V Q6 I. w! S) a! @
6 D' R& ?* _9 _6 b g
负号表示dv与dp的变化方向相反。
, E4 ~5 |& H n0 @, s- T# n
由于ρv＝1，故上式又可以写成
4 b' q9 Q( ]0 p. R: p7 j1 n2 s- D
7 C& f1 x) v. N, s- Y/ ]4 D% l6 X, X 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。
, u% p* h+ ?1 R4 U. i# J 4．流体的黏性
! a- Q7 B2 D {+ @2 @( ]2 F) E: z （1）牛顿黏性定律
7 g7 r/ k0 A" [, O, g( N) _, R
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。
; q$ A& w& p" Y) L2 C ①黏性的产生原因
9 X$ b" j' C# F; b z
a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力；
J# a' C+ j0 O; m7 h
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。
& ]. b/ V% E0 y
②牛顿黏性定律
* s/ o+ _; O$ _# t- s
. k0 c$ ?( W0 ]. p# X0 A
5 J0 R: M2 ]6 E+ c1 @5 z/ W
1 ?& z2 N* q5 u, c8 K" K. A7 h' \ τ——剪应力或内摩擦力，N/m2；
/ s) m5 l9 f' X: v0 r μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s；
" |7 k/ v4 s0 b: L5 d( }1 F: t" v; p dux/dy——速度梯度，1/s。
6 u! }: S1 ?- }6 q6 J 负号表示τ与速度梯度的方向相反。
& x; x- j; a" w' i5 Z/ y' P （2）流体的黏度
9 a9 L2 [: u' N 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。
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运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
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% Q7 ^& A. b+ K( m. {" [; K& C3 N
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
) x3 p, M8 ]" E# K4 ^ s7 i5 I
1St＝100cSt＝10－4m2/s
3 J: i+ T; r- W6 [; ] 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。
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（3）理想流体与黏性流体
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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。
" N2 P; B1 Q" r, u C& t( @ 二、流体静力学
& W* d! b; r' z9 N 1．静止流体的压力特性
2 ]6 ?2 O1 p/ C2 C8 X （1）静压力的定义
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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。
$ [ @/ } _& i- w' E2 G* g （2）静压力的特性
. C, |# `1 [4 w! q; e 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；
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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。
' j: \: n: c! Z- @1 R y 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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