流体力学入门课件

1、教材：流体力学（第二版） 刘鹤年主编 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件1 教学基本内容教学基本内容 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 流体静力学流体静力学 第三章第三章 流体运动学流体运动学 第四章第四章 流体动力学基础流体动力学基础 第六章第六章 流动阻力与水头损失流动阻力与水头损失 第七章第七章 孔口、管嘴和有压流孔口、管嘴和有压流 第八章第八章 明渠流动明渠流动 第九章第九章 堰流堰流 第十章第十章 渗流渗流 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一章第一章 绪论绪论 流体力学入门课件流体力学入门课件22021-8-13 第一第一节节

2、 工程工程流体力学及任务流体力学及任务 第二节第二节 作用在流体上的力作用在流体上的力 第三第三节节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 第四节第四节 牛顿流体与非牛顿流体牛顿流体与非牛顿流体 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件3 一、对本课程的认识一、对本课程的认识 课程性质：课程性质： 是一门从力学的观点出发，研究流体平衡和机械运是一门从力学的观点出发，研究流体平衡和机械运 动规律及其实际工程应用的科学。是土木、水利类专业的一门必动规律及其实际工程应用的

3、科学。是土木、水利类专业的一门必 修的专业基础课程。修的专业基础课程。 学习目的：学习目的： 通过各教学环节，使学生掌握流体运动的基本概念，通过各教学环节，使学生掌握流体运动的基本概念， 基本理论，基本计算方法，培养分析问题的能力和创新能力，为基本理论，基本计算方法，培养分析问题的能力和创新能力，为 学习专业课程及将来在土木工程各个领域从事专业技术工作打下学习专业课程及将来在土木工程各个领域从事专业技术工作打下 基础。基础。 课程课程地位：地位： 为水文学、土力学、工程地质、土木工程施工、建为水文学、土力学、工程地质、土木工程施工、建 筑设备等多门基础课和专业课程阐释所涉及的流体力学原理。筑设

4、备等多门基础课和专业课程阐释所涉及的流体力学原理。 课程所需基础课程所需基础知识：知识： 高等数学，大学物理高等数学，大学物理，工程力学，工程力学。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件4 二、明确研究对象二、明确研究对象物质三态占其二物质三态占其二 流体力学的究对象流体力学的究对象流体，即液体及气体。流体，即液体及气体。 固体固体、流体区别：、流体区别： 从从力学分析的意义上看，在于它们对外力力学分析的意义上看，在于它们对外力抵抵 抗抗的能力不同。的能力不同。

5、 固体固体 流体流体 流体的易流动性流体的易流动性 在切应力作用下会发生连续不断的在切应力作用下会发生连续不断的变形。变形。 工程流体力学：研究对象以水为代表液体；亦适用于低速流动的工程流体力学：研究对象以水为代表液体；亦适用于低速流动的 气体问题气体问题 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件5 液体和气体的液体和气体的区别：区别： 1、气体易于压缩，而液体难于压缩；、气体易于压缩，而液体难于压缩； 2、液体有一定的体积、液体有一定的体积，能够形成自由表面；气体

6、，能够形成自由表面；气体能充满任能充满任 意形状的容器，无一定的形状意形状的容器，无一定的形状。 物质的形态：由分子间的吸引力（内聚力）的大小所确定。物质的形态：由分子间的吸引力（内聚力）的大小所确定。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件6 三、连续介质（模型）假设三、连续介质（模型）假设 微观：微观：分子间存在空隙及作随机热运动，在时间和空间上具有分子间存在空隙及作随机热运动，在时间和空间上具有不不 均匀均匀 性性、随机性、随机性和离散性和离散性； 极限体积

7、极限体积(limiting volume)：微观上充分大，宏观上充分小微观上充分大，宏观上充分小，10- 9mm3。 。 流体质点流体质点(fluid particle)：又称又称“流体微团流体微团”。含有足够的分子，可作。含有足够的分子，可作 为为连续介质连续介质基本单元的最小极限流体团。基本单元的最小极限流体团。 连续介质模型（连续介质模型（Continuum Medium Model）：）：把流体视为没有间隙把流体视为没有间隙 的充满的充满它所占空间，且其所有的物理量两都是空间坐标和时间的它所占空间，且其所有的物理量两都是空间坐标和时间的 连续函数的连续函数的一种假设一种假设模型，即：模

8、型，即： 宏观：宏观：流体充满所占空间，可在每个流体空间点上测定确定的流体的物流体充满所占空间，可在每个流体空间点上测定确定的流体的物 理和运动参数。理和运动参数。 tzyxpptzyxuu, ; , 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件7 四、四、 工程流体力学的任务工程流体力学的任务 1、工程、工程流体力学的任务流体力学的任务 研究研究工程技术领域中的流体力学问题，从理论上揭示流体的工程技术领域中的流体力学问题，从理论上揭示流体的 平衡和运动规律，并且提出解

9、决工程问题的方法和理论依据。平衡和运动规律，并且提出解决工程问题的方法和理论依据。 2、流体力学、流体力学的应用的应用不胜枚举不胜枚举 （1）在）在土建工程中的应用。如路基排水、地下水渗透等。土建工程中的应用。如路基排水、地下水渗透等。 （2）在）在市政工程中的应用。如桥涵孔径设计、给水排水系统、市政工程中的应用。如桥涵孔径设计、给水排水系统、隧隧 洞通风、排水洞通风、排水等。等。 （3）城市防洪）城市防洪工程中的应用。如堤、坝的作用力与渗流问题、工程中的应用。如堤、坝的作用力与渗流问题、防防 洪洪闸闸坝的过坝的过流能力等。流能力等。 （4）其它）其它应用：气象，航空，动力工程，生物医学，体育

10、等等。应用：气象，航空，动力工程，生物医学，体育等等。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件8 五、五、 流体力学的研究方法流体力学的研究方法 1、理论分析法、理论分析法 2、实验研究法（原型实验与模型试验）、实验研究法（原型实验与模型试验） 3、数值计算法、数值计算法 三三种研究方法的种研究方法的关系：各有长短关系：各有长短，可相互补充。，可相互补充。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体

11、力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件9 理论分析理论分析法法 （1）步骤）步骤 1）依据经典力学理论（质量、动量、能量），建立数学模型）依据经典力学理论（质量、动量、能量），建立数学模型 （流体力学基本方程组）；（流体力学基本方程组）； 2）根据问题特点，提出假设，简化流体力学基本方程和定解）根据问题特点，提出假设，简化流体力学基本方程和定解 （初、边值）条件；（初、边值）条件； 3）针对上述方程组和定解调件用数学分析方法求出问题的解析）针对上述方程组和定解调件用数学分析方法求出问题的解析 解；解； 4）将解析解所得数值结果与其它方法所得值进行比较，以验证）将解析解所

12、得数值结果与其它方法所得值进行比较，以验证 所做的简化是否合理，该解析解是否适用。所做的简化是否合理，该解析解是否适用。 （2）特点）特点 1）能明确给出各种物理量之间的变化关系，普适性较好；）能明确给出各种物理量之间的变化关系，普适性较好； 2）数学难度很大，能获得的解析解的数量有限。）数学难度很大，能获得的解析解的数量有限。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件10 实验实验研究法（原型实验与模型试验研究法（原型实验与模型试验） （1）步骤）步骤 1）对给定

13、问题，选择适当的无量纲相似参数，并确定其大小范）对给定问题，选择适当的无量纲相似参数，并确定其大小范 围；围； 2）依据相似理论，设计实验模型、确定量测仪器和方法；）依据相似理论，设计实验模型、确定量测仪器和方法； 3）制定实验方案，进行实验；）制定实验方案，进行实验； 4）整理和分析实验结果，并与其它方法所得结果和其他实验者）整理和分析实验结果，并与其它方法所得结果和其他实验者 的结果进行比较。的结果进行比较。 （2）特点）特点 1）能直接解决工程和生产中的复杂问题，能发现流动中的新现）能直接解决工程和生产中的复杂问题，能发现流动中的新现 象和新原理，验证其他方法；象和新原理，验证其他方法；

14、 2）一般费用较高、周期长，所得结果的普适性较差。）一般费用较高、周期长，所得结果的普适性较差。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第一节第一节 工程流体力学及任务工程流体力学及任务 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件11 数值计算数值计算法法 （1）步骤）步骤 1）针对研究问题选用流体力学方程组；）针对研究问题选用流体力学方程组； 2）选用适当的数值计算方法，将方程组、定解条件和计算域离散化；）选用适当的数值计算方法，将方程组、定解条件和计算域离散化； 3）编制计算机程序，选取算例进行具体的数值计算，将计算结果用图）编制计算机程序，选取算例进

15、行具体的数值计算，将计算结果用图 表表示；表表示； 4）将结果与实验或其他方法所得结果进行比较。）将结果与实验或其他方法所得结果进行比较。 （2）特点）特点 1）对无法求出解析解的许多流体力学问题，可通过数值法求出数值解；）对无法求出解析解的许多流体力学问题，可通过数值法求出数值解； 2）当模型验证正确时，可进行数值实验；）当模型验证正确时，可进行数值实验； 3）随着计算技术的发展，数值计算法的应用更广泛，费用逐渐降低；）随着计算技术的发展，数值计算法的应用更广泛，费用逐渐降低； 4）该方法依然是一种近似方法，对复杂而又缺乏完善数学模的问题，）该方法依然是一种近似方法，对复杂而又缺乏完善数学模

16、的问题， 仍无能为力。仍无能为力。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第二节第二节 作用在流体上的力作用在流体上的力 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件12 一、表面力一、表面力 表面力（表面力（Surface Force）：又称面积力，是毗邻流体或其它）：又称面积力，是毗邻流体或其它物体物体 作用作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。它的大小与在隔离体表面上的直接施加的接触力。它的大小与作用作用 面积面积成比例。成比例。 A P p A 0 lim压压 强强 A T A 0 lim 切应力切应力 应力：单位面积应力：单位面积上所作用的表面力值

17、；上所作用的表面力值； 单位单位：N/m2 或或 Pa；量纲：；量纲：ML-1T-2。 常见的表面力有：拉力、压力、切力。常见的表面力有：拉力、压力、切力。 A A P T 取自流动流体中的隔离体取自流动流体中的隔离体 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第二节第二节 作用在流体上的力作用在流体上的力 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件13 二、质量力二、质量力 质量力（质量力（Mass ForceMass Force）：是指作用于隔离体内每一流体质点上：是指作用于隔离体内每一流体质点上的的 力力，它，它的大小的大小与质量与质量成比例。成比例。

18、单位质量力单位质量力：单位质量流体所受到的质量力。：单位质量流体所受到的质量力。 k M F j M F i M F kZjYiX M F f z y x 单位单位：N/kg = m/s2，与加速度的单位，与加速度的单位相同；相同； 最常见的质量力有：重力、惯性力。最常见的质量力有：重力、惯性力。 量纲：量纲： LT-2 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第二节第二节 作用在流体上的力作用在流体上的力 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件14 三、物理量三、物理量的量纲与单位的量纲与单位 1、量纲、量纲（Dimensions）：表示物理量的种类）

19、：表示物理量的种类。 基本基本量纲（量纲（Primary Dimensions）：长度）：长度L，质量，质量M， 时间时间T；温度温度。 导出导出量纲（量纲（Secondary Dimensions）：由基本量纲表示的量纲）：由基本量纲表示的量纲， 如如力、速度等。力、速度等。 2、单位、单位（Unit）：单位是量纲的衡量尺度）：单位是量纲的衡量尺度。 国际单位制国际单位制（ISInternational System of Unit）：）： 长度长度 m；质量；质量 kg；时间；时间 s；温度；温度 K。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体

20、的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件15 1、密度、密度、容重、容重 2、流体的粘滞性流体的粘滞性 3、流体的压缩性和流体的压缩性和膨胀性膨胀性 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件16 x z y o A V （1 1）密度（）密度（Density）：是指单位体积流体的质量）：是指单位体积流体的质量。 1、密度、密度与与容重容重 水水( (4C）的密度常用值：的密度常用值： =1000 kg/m3 ； =9800

21、 N/m3； ； V M 均质流均质流体内部各点处的密度均相等：体内部各点处的密度均相等： （2）容重（）容重（Specific Weight）：指单位体积流体的重量）：指单位体积流体的重量。 均质流均质流体内部各点处的容重均相等：体内部各点处的容重均相等： = G/V= G/V 空气空气(20C)的密度常用值：的密度常用值： =1.205 kg/m3 ； =11.82 N/m3。 （3 3）容重与密度的关系：）容重与密度的关系： = = g V M V 0 lim 单位：单位：kg/m3 V G V 0 lim 单位：单位： N/mN/m3 。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北

22、京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件17 液体水液体水 （1）粘滞性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切变形）粘滞性：即在运动的状态下，流体所产生的阻抗剪切变形 的能力。的能力。 z z o 2、流体的粘滞性流体的粘滞性 轴转动轴转动 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件18 （2）牛顿内摩擦定律）牛顿内摩擦定律 1）牛顿平板实验（）牛顿平板实验（1687年）年） F A

23、 设板间的设板间的y向流速呈直线分布向流速呈直线分布， 即即： yyu Y U )( Y U dy du 则则 a b c d dy x o y Y y u du u+du U F 牛顿平板实验简图牛顿平板实验简图 dy x o y y du u+du U F 平板间速度分布图平板间速度分布图 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件19 d c d c udt a b a b d (u+du)dt 由图可得：由图可得： dy dudt )tan(dd dy du

24、dt d 2）流速）流速梯度梯度 表示液体表示液体微团的剪切变形微团的剪切变形速率速率 dy du 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件20 实验实验表明，对于大多数流体表明，对于大多数流体 满足：满足： Y AU F 切应力分布图切应力分布图 切应力分布切应力分布 流体流体层间的内摩擦力：层间的内摩擦力： 与速度梯度成正比；与速度梯度成正比； 与接触面积成正比；与接触面积成正比； 与流体性质有关；与流体性质有关； 与接触面上的压力无关。与接触面上的压力无关。

25、引入动力粘性系数引入动力粘性系数 ，得：，得： dy du Y U A F 3）牛顿内摩擦定律）牛顿内摩擦定律 液体运动时，相邻液层间所产生的切液体运动时，相邻液层间所产生的切 应力与应力与 剪切变形剪切变形 的速率（或流体微团的角变形率）成正比。的速率（或流体微团的角变形率）成正比。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件21 （3）粘性系数）粘性系数 1）流体的粘滞性：是流动流体分子间的内聚力和动量交换共同）流体的粘滞性：是流动流体分子间的内聚力和动量交换共同

26、 作用的结果。作用的结果。 注意：当温度升高时，液体的粘度减小，气体的粘度增加。注意：当温度升高时，液体的粘度减小，气体的粘度增加。 流体流体的动力粘性系数的动力粘性系数 与压强无关与压强无关。 2）动力粘性系数）动力粘性系数 ：反映流体粘滞性大小的系数。：反映流体粘滞性大小的系数。 单位单位：Pass = kg /（m s)s)； 泊泊司（司（Poise）= 1 g/ (cm s) = 0.1 Pas。 单位：单位：(m2/s)； 斯托克斯斯托克斯（stokes）= 1 cm2/s。 3）运动粘性系数：）运动粘性系数： 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三

27、节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件22 （5）流体粘性应用分析流体粘性应用分析 dy du 三三种问题种问题： 1）确定流体的粘性系数；）确定流体的粘性系数； 2）计算摩擦阻力；）计算摩擦阻力； 3）确定速度分布。）确定速度分布。 （4）理想流体）理想流体假设流体的粘性假设流体的粘性 = 0。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件23 U h1 h2 1 2 A 例例1：试绘制平板间液体的流速分布图

28、与切应力分布图。设平板：试绘制平板间液体的流速分布图与切应力分布图。设平板 间的液体流动为层，且流速按直线分布。间的液体流动为层，且流速按直线分布。 解：设液层分界面上的流速为解：设液层分界面上的流速为u，则：，则： 在液层分界面上在液层分界面上： 21 2112 21 hh Uh u 流速分布流速分布： )( 2 1 1 hy h uU uu 上层上层： 上层：上层： 1 11 h uU 切应力切应力分布分布 u U 讨论讨论： 1大还是大还是 2大？如果是理想流体，大？如果是理想流体， 和和 如何？如何？ U h1 h2 y 下层下层： y h u u 1 2 2 22 0 h u 下层：

29、下层： 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件24 例例2：一底面积为：一底面积为40 45cm2，高为，高为1cm的木块，质量为的木块，质量为5kg， 沾着涂有润滑油的斜面向下作等速运动，如图所示，已知木块运沾着涂有润滑油的斜面向下作等速运动，如图所示，已知木块运 动速度动速度u=1m/s，油层厚度，油层厚度=1mm，由木块所带动的油层的运，由木块所带动的油层的运 动速度呈直线分布，求油的粘滞系数。动速度呈直线分布，求油的粘滞系数。 解：解：等速等速 as=0

30、由牛顿定律：由牛顿定律： Fs=mas=0 mgsin A=0 u dy du （呈直线分布）（呈直线分布） 145. 04 . 0 001. 013/581. 95sin Au mg mgsin s u G 5 12 13 sin = 5/13 = 0.105 Ns/m2 答：润滑油的粘性系数是答：润滑油的粘性系数是0.105Ns/m2。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件25 例例3: 直径直径10cm的圆盘，由轴带动在一平台上旋转，圆盘与平的圆盘，由轴带

31、动在一平台上旋转，圆盘与平 台间充有厚度台间充有厚度=1.5mm的油膜相隔，当圆盘以的油膜相隔，当圆盘以n=50r/min旋转时，旋转时， 测得扭矩测得扭矩M=2.9410-4 Nm。设油膜内速度沿垂直方向为线性分布，。设油膜内速度沿垂直方向为线性分布， 试确定油的粘度。试确定油的粘度。 r处处dr 微元环上摩阻力为：微元环上摩阻力为： 则圆盘微元环所受粘性摩擦阻力矩为：则圆盘微元环所受粘性摩擦阻力矩为： dM=dTr= 2r3ndr/15/ r 30 ru n r 30 n 1 rdr2 dT u dA 00 r 30 n ) 30 (r nu dy du 0 0 解：速度分布解：速度分布

32、第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件26 总总摩擦力矩为：摩擦力矩为： 6015 42 0 32 0 nR drr n dMM RR )( 108 .85 60 4 42 sPa nR M 答：略。答：略。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件27 流体流体的可压缩性（的可压缩性（Compressibility）：流体受压力作用时

33、）：流体受压力作用时， 分子分子间距减小间距减小，流体，流体的宏观体积减小（或密的宏观体积减小（或密 度度增增 大），这种性质大），这种性质称为压缩性称为压缩性。 3 3、流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性 流体的膨胀性（流体的膨胀性（Dilatability) :Dilatability) :流体温度升高，宏观体积流体温度升高，宏观体积 增大，这种性质称为膨胀性。增大，这种性质称为膨胀性。 不可压缩流体：当流动过程中流体的密度变化很小，可以忽不可压缩流体：当流动过程中流体的密度变化很小，可以忽 略不计，从而使研究问题得以简化。略不计，从而使研究问题得以简化。 运动过程中运动过程中= =

34、 常数的流体称为不可压缩流体。常数的流体称为不可压缩流体。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件28 1）体积）体积压缩系数压缩系数（Coefficient of Volume Compressibility）：）： 在温度一定的条件下，流体体积的相对缩小值与压强增值之比，即在温度一定的条件下，流体体积的相对缩小值与压强增值之比，即 当压强增大一个单位值时，流体体积的当压强增大一个单位值时，流体体积的相对缩小量：相对缩小量： （1）液体的体积压缩系数）液体的体积

35、压缩系数k与与体积体积弹性模量弹性模量K 单位：单位：m2/N 水水的压缩系数（的压缩系数（4C）：= = 4.94.91010-10 -10 （ （m m2 2/N)/N) dp d dp VdV / / 2 2) ) 体积体积弹性模量弹性模量K（Bulk Modulus of Elasticity）：是指体积）：是指体积 压缩系数的倒数。压缩系数的倒数。 / 1 d dp VdV dp 单位：单位：N/m2 = Pa 水水的体积弹性模量一般取的体积弹性模量一般取：E E = 2.1 = 2.110109 9 （N/mN/m2 2) )（水（水在在1010C的的 值值），），k 与与K随温度

36、和压强而变化，但变化甚微。随温度和压强而变化，但变化甚微。 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件29 3 3）体积）体积膨胀系数膨胀系数(Coefficient of Volume Dilatability) 流体的膨胀性用体积膨胀系数流体的膨胀性用体积膨胀系数表示。在压强一定的条件下，表示。在压强一定的条件下， 温度每增加温度每增加1 1C，流体体积的相对增加值（或流体密度的相对减小，流体体积的相对增加值（或流体密度的相对减小 值）。值）。 dT d dT V

37、dV V / 单位：单位：1/C （2 2）对气体的可压缩性和热膨胀性）对气体的可压缩性和热膨胀性 气体具有明显的可压缩性和热膨胀性，在符合完全气体状态气体具有明显的可压缩性和热膨胀性，在符合完全气体状态 方程条件下，气体满足：方程条件下，气体满足： RT p 式中：式中：R R气体常数，对空气气体常数，对空气R R = = 287287 J/kg KJ/kg K 第一章第一章 绪论绪论北京工业大学市政工程系北京工业大学市政工程系 第三节第三节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 2021-8-13流体力学入门课件流体力学入门课件30 例例1 201 20C C的的2.5 m2.5 m3 3水，当温度升至水，当温度升至8080C C时，其体积增加多少？时，其体积增加多少？ 确定体积变化率？确定体积变化率？ 解：解： 由表由表1-1（p.5）可查得）可查得 20C时：时： 1 =998.23 kg