安徽电气职院流体力学泵与风机讲义01流体及其物理性质

2、研究对象流体力学是力学的一个分支。它专门研究流体在静止和运动时的受力与运动规律。研究流体在静止和运动时压力的分布、流速变化、流量大小、能量损失以及与固体壁面之间4、流体力学的分支书以不可压缩流体为主，最后讲解与专业相关的空气动力学部分的基础内容。二、学科的历史与研究方法简介流体力学是最古老的学科之一，它的发展经历了漫长的年代。例：我国春秋战国时期，都江堰，用于防洪和灌溉。秦朝时，为了发展南方经济，开凿了灵渠，隋朝时开凿了贯穿中国南北，北起涿郡(今北京)，南至余杭(今杭州)的大运河，全长1782km，对沟通南北交通发挥了很大作用，为当时经济的发展做出了在国外，公元前250年，古希腊学者阿基米德就发表了《论浮体》一文。体运动和阻力的备忘录》奠定了流体力学的基础。2、研究方法2方程式。在这方面最有代表性的就是伯努利于三、本课程在热力发电厂中的作用管路中流体与颜色的关系：红颜色——饱和蒸汽、过热蒸汽；；，第一章流体及其物理性质本章学习目标:流体的力学性质在日常生活中能感受到，但通过学习应上升到理性。本章学习内容:1.1流体的定义、特征和连续介质假设一、流体的定义和特征力学的语言：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质，称为流体。3具有流动性和不能保持一定形状的特性液体和气体除具有上述共同特性外，还具有如下的不同特性：二、流体连续介质假设(fluidcontinuumhypothesis)看成是由无限多连续分布的流体微团组成的连续介质。当把流体看作是连续介质后，表征流体性质的密度(density)、速度(velocity)、压强(pressure)和温度(temperature)等物理量在流体中也应该是连续分布的。这样，可将流体的各流体作为连续介质的假设对大部分工程技术问题都是适用的，一、流体的密度(fluiddensity)流体在空间分布的密集程度。4该点的微小体积△V，该体积内流体的质量为△m，则该点的密度为：二、流体的相对密度流体的相对密度是指某种流体的密度与4℃时水的密度的比值，用符号d来表示。式中：pf—流体的密度，kg／m³;三、影响流体密度的因素（教材第3页附表）不同种类流体的密度不同，同一种类流体的密度随压力和温度的变化而变化。31.3流体的压缩性和膨胀性随着压强的增加，流体体积缩小；随着温度的增高，流体体积膨胀，这是所有流体的1、定义：在一定的压强下，流体的体积随温2、表示方法：式中：av——流体的体胀系数，1/℃,1／K；4、液体膨胀性对于热电厂的意义二、流体的压缩性(fluidcompressibility)式中：κ——流体的压缩率，m²/N；V—流体的原有体积，m³;3、液体的压缩性对于电厂的意义4、气体的压缩性 P 的状态方程式表示，即r式中P——气体的绝对压强，Pa；T——热力学温度，K；R——气体常数，J／(kg·K)。6在工程上，不同压强和温度下气体的密度可1.4流体的黏性一、流体的黏性(fluidviscosity)1、流体与固体的区别：2、定义：黏性是流体抵抗剪切变形的一种属性。反映了抵抗剪切变形能力的差别，这种能力就3、牛顿流体粘性实验平行平板间充满流体（如水板间距为h，下部平板固定（相当于容器底部）上部平板在速度分布情况：7作用在相对运动的流层上。二、牛顿内摩擦定律1、定义：运动的流体所产生的内摩擦力(切向力)F的大小与垂直于流动方向的速度梯度2、内摩擦力的数学表达式：F=μAA——流体层间的接触面积，m²;du/dy——垂直于流动方向上的速度梯度时流体有黏性，流体的黏性作用也表现不出来。动力粘度越大，表明内摩擦力作用强，粘度对流动影响大流层间单位面积上的内摩擦力称为切向应力（shearstress）t==μ(Pa)3、运动黏度(kinematicviscosity)5、影响粘性的因素86、教材第8页例题讲解一、可压缩流体和不可压缩流体(compressiblefluidandincompressiblefluid)2、液体的压缩性情况下，可以忽略压缩性的影响，认为液体的密度是一个常数。3、气体的压缩性4、实际应用如，当气体对物体流动的相对速度比声速要小得多时，气体的密度变化也很小，可以近似地看成是常数，也可当作不可压缩流体处理。二、牛顿流体和非牛顿流体(Newtonfluidandnon—Newtonfluid)91、定义：凡作用在流体上的切向应力与速度梯度之间的关系满足牛顿内摩擦定律的流三、黏性流体和理想流体(viscousfluidandidealfluid)1、定义：有黏性的流体(μ≠0)称为黏性流体2、理想流体假设意义l1.6液体的表面性质一、表面张力(surfacetension)1、表面张力形成原因：这些分子以机械功。2、定义：当自由表面收缩时，在收缩的方向上必定有与收缩方向相反的作用力，这种力称表面张力σ的大小以作用在单位长度上的力表示，单位为N／m。3、影响表面张力的因素：（2）与温度有关，不同的液体在不同的温度下具有不同的表面张力值。液体的表面张力都4、表面张力对液体自由表面两侧压强的影响1、润湿与不润湿现象把细管插入液体内，若液体(如水)分子间的吸引力(称为内聚力)小于液体分子与固体分例铜（锌）板与水银2、定义：这种液体在细管中能上升或下降的现象称为毛细现象。3、计算：液体在细管中上升或下降的高度与表面张力有关，可以用简便方法直接求得。切线之间形成的角度，称为接触角，记作θ。θθθθ代入上平衡关系式，即得上升高度的计算式：又，接触角θ与球冠液面的高度δ的关系为：毛细现象是由表面张力和接触角决定的。测量误差已很小，不必加以修正。5、教材例题讲解l1.7作用在流体上的力作用在流体上的力可以分为两大类：表面力一、表面力(surfaceforce)2、表面力特点：即与流体表面垂直的法向力(normalforce)P和与流体表面用单位表面积上所作用的表面力(称为应力)来1、定义：质量力是