第02讲绪论流体的物理性质

1.3流体的定义、特征、连续介质模型流体的定义能够流动的物质称为流体在任何微小切力的作用下都能够发生连续变形的物质液体、气体统称为流体固体和流体具有不同的特征流体具有流动的特征。在给定的切力作用下，固体只产生一定量的变形，而流体将产生连续变形；当切力停止作用时，在弹性极限内固体可以恢复原来的形状，而流体只是停止变形。在静止状态下，固体能够同时承受法向应力和切向应力，而流体仅能够承受法向应力，只有在运动状态下才能够同时承受法向应力和切向应力。固体有一定的形状，而流体则取其容器的形状。固体和流体具有不同的特征固体表面之间的摩擦是滑动摩擦，摩擦力与固体表面状况有关；流体与固体表面可实现分子量级的接触，达到表面不滑移。液体和气体具有不同的特征气体易压缩液体的流动性不如气体一定质量的液体有一定的体积，气体能够充满所能到达的全部空间。流体质点流体力学中研究流体运动时所取的最小流体微元体积无穷小而又包含大量分子的流体微团从宏观上看，和流动所涉及的物体的特征长度相比，该微团的尺度无穷小，小到在数学上可以作为一个点来处理。从微观上看，和分子的平均自由行程相比，该微团的尺度又充分大，包含足够多的分子，使得这些分子的共同物理属性的统计平均值有意义。连续介质模型——1755年欧拉提出

不必去研究流体的微观分子运动，而只研究描述流体运动的宏观物理属性（如密度、压强、速度、温度、粘度、热力学能）。可以不考虑分子间存在的间隙，而把流体视为有无数连续分布的流体微团组成的连续介质。根据连续介质模型，流体的密度、压强、速度、温度等物理量一般在空间和时间上都是连续分布的，都应该是空间坐标和时间的单值连续可微函数，便可用解析函数的诸多数学工具去研究流体的平衡和运动规律，为流体连续的研究提供了很大的方便。1.4作用在流体上的力1.4.1表面力与周围流体或物体的相互作用力，分布于有限流体的表面又称近程力、接触力

1.4.1表面力1.4.2质量力作用在微团内均匀质量的质心上，由流体质量所引起。质量力的大小与流体的质量成正比质量通常和微团的体积成正比又称为体积力，是一种非接触力又称长程力

仅受重力作用：——单位质量质量力1.4.2质量力

1.5流体的主要物理性质

1.5.1流体的密度、相对密度、比体积、混合气体的密度

流体的密度密度是流体的重要物理属性，表征流体的质量在空间的密集程度。密度的定义：单位体积流体所具有的质量。均质流体非均质流体

流体的密度密度的单位kg/m3密度与温度和压强有关常见流体的密度表1.5.1表1.5.2流体的相对密度在共同的特定条件下某一流体的密度与另一参考流体的密度之比参考流体选为相同条件的纯水（以往常选4℃时的纯水）流体的比体积单位质量流体所占有的体积，即密度的倒数

比体积的单位m3/kg混合流体的密度混合气体的密度混合液体的密度

1.5.2流体的压缩性和膨胀性

流体的压缩性体积压缩率：在一定温度下单位压强增量引起的体积变化率也称为压缩性系数负号是由于和异号单位：Pa-1或m2/Nk值大的流体容易压缩流体的压缩性体积模量K：压缩率的倒数单位：PaK值大的流体不容易被压缩流体的压缩性液体和气体都具有压缩性，二者压缩性大小不同。液体的压缩性小，通常视为密度不变的不可压缩流体。气体的压缩性大，通常视为密度可变的可压缩流体。工程中是否考虑流体的压缩性，要根据具体情况确定：水下爆炸：水也要时为可压缩流体。当气体流速比较低时也可以视为不可压缩流体。流体的膨