流体的基本性质 当流体受到外部切向力作用时,易于变形而产生流动。
流体的基本概念与性质
流体的基本概念与性质流体是一种物质状态，在其中分子之间的相互作用力相对于分子动能来说是较小的。
这使得流体能够流动，并且能够适应容器的形状而不保持固定的形状。
流体包括液体和气体两种状态，它们都是由原子或分子组成的。
在自然界中，流体无处不在，它们存在于我们周围的河流、湖泊、海洋、大气中，甚至存在于我们的身体内。
因此，对于流体的基本概念和性质有一定的了解是非常重要的。
首先，我们来谈谈流体的基本概念。
流体的基本特点之一是它的形状是可变的。
在外界的作用下，流体可以变形，而且能够适应容器的形状而不保持自己的形状。
另外，流体内部的分子之间的相互作用力相对较小，因此流体能够流动。
这使得流体在我们的日常生活中发挥着非常重要的作用，比如供水、运输、气候变化等。
流体的基本性质也是非常值得我们关注的。
首先是密度。
密度是指单位体积内流体的质量。
对于液体而言，通常不随着压力和温度的改变而改变，而对于气体来说，密度会随着压力和温度的改变而改变。
其次是压力。
压力是流体对单位面积上的作用力。
当流体受到外力时，流体会产生压力，并且会向外传播。
流体的压力是由于流体分子的运动而产生的，分子的碰撞会导致作用力。
然后是黏度。
黏度是流体抵抗剪切变形的能力，也可以理解为流体的内摩擦力。
流体的黏度与温度相关，一般情况下，温度越高，流体的黏度越小。
最后是浮力。
浮力是一个物体在液体中浮起来的力。
根据阿基米德原理，浮力大小等于排开的水或其他液体的重量。
可以看出，流体的基本性质是非常丰富多彩的，它们的研究对于我们理解自然界、应用技术都有很大的帮助。
流体力学是研究流体静力学和流体动力学的科学。
流体力学主要研究流体在静止状态和运动状态时的相互作用和性质。
流体力学的基本方程是流体的运动方程，它描述了流体在运动状态下的流动规律。
流体静力学主要研究流体在静止状态下的性质，比如压力、浮力等。
流体动力学主要研究流体在运动状态下的性质，包括流速、流量、动压等。
流体力学的研究对于理解自然界、应用技术都具有非常重要的意义。
大一物理流体的运动知识点总结
大一物理流体的运动知识点总结流体力学是研究流体的力学性质和运动规律的学科，是物理学的一个重要分支。
在大一的物理学课程中，我们学习了流体力学的基本概念和运动规律。
下面是对流体的运动知识点的总结。
一、流体的基本性质流体是指能够流动的物质，包括气体和液体。
流体的特点是没有固定的形状，能够适应所处容器的形状。
流体的基本性质包括质量密度、体积密度、压强和浮力等。
1. 质量密度：流体的质量与其体积的比值，常用符号ρ表示，单位是千克/立方米。
2. 体积密度：流体的质量密度的倒数，常用符号ρ'表示，单位是立方米/千克。
3. 压强：流体受到的压力，是垂直于单位面积的力，常用符号P表示，单位是帕斯卡（Pa）。
4. 浮力：流体对物体上浸的部分所施加的向上的力，大小等于被排开的流体重量。
二、流体的运动规律1. 连续性方程：在稳恒流动的条件下，流经一个截面的流体质量速率恒定，即质量守恒定律。
2. 波依恩定律：对于一个稳恒流动的理想流体，沿任意一条流线，流体速度、压力和高度之间满足波依恩定律。
3. 压强和速度的关系：对于一个稳恒流动的理想流体，速度增大，压强减小；速度减小，压强增大。
4. 伯努利定律：对于一个稳恒流动的理想流体，沿一条流线，流体的总机械能保持不变。
5. 流体的黏性：流体黏性是指流体内部的分子间的相互作用力，黏性对流体的流动有一定的阻碍作用。
三、流体的实际应用流体力学在现实生活中有广泛的应用，例如管道输送、飞机和汽车空气动力学、水力发电等。
下面是一些流体在实际应用中的重要现象和原理。
1. 血流动力学：通过研究血液在血管中的流动规律，可以了解心脏和血管的疾病。
2. 鸟类飞行原理：通过研究空气动力学，可以分析鸟类飞行的原理，并应用于飞机设计。
3. 水力发电：利用水流的动能产生电能的过程，通过水轮机转动发电机，将水的动能转化为电能。
4. 管道输送：通过流体在管道中的流动，可以实现将液体或气体从一处运输到另一处，例如输油管道、天然气管道等。
流体运动知识点总结
流体运动知识点总结流体运动是流体力学中的一个重要分支，研究流体在不同条件下的运动规律。
在日常生活和工程实践中，我们经常会遇到各种流体运动现象，比如水流、空气流动等。
深入了解流体运动的知识，对于理解自然界的规律，提高工程设计和应用水平都具有重要意义。
下面我们将对流体运动的相关知识点进行总结。
一、流体的基本性质1. 流体的定义：流体是指具有形状可变性的物质，包括液体和气体。
2. 流体的基本性质：流体具有密度、压力、黏性和流体的动力学粘性等基本性质。
3. 流体的状态方程：描述流体状态的方程，比如理想气体状态方程pV=nRT等。
二、流体的运动描述1. 流体的描述方法：欧拉描述和拉格朗日描述。
2. 流体的速度场：描述流体中各点的速度情况，通常用速度矢量场来表示。
三、流体的运动方程1. 流体的连续性方程：描述流体质点的数量守恒原理。
2. 流体的动量方程：描述流体中各点的运动规律。
3. 流体的能量方程：描述流体在运动过程中能量转换的规律。
四、粘性流体运动理论1. 纳维-斯托克斯方程：描述不可压缩粘性流体运动的基本方程。
2. 边界层理论：描述在流体运动中流体与固体边界的交互作用。
五、流体运动的数学描述1. 流体的势流：满足无旋无源条件的流体流动。
2. 流体流动的控制方程：包括连续性方程、动量方程和能量方程等。
六、常见的流体运动现象和应用1. 层流和湍流：描述流体运动中不同的流动特性。
2. 球体在流体中的运动：包括绕流、绕流和绕流现象的运动规律。
综上所述，流体运动是一个复杂的物理现象，涉及到流体的基本性质、运动描述、运动方程、数学描述等多个方面。
理解流体运动的知识，对于提高工程水平，改善生活环境都具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者能对流体运动有一个更深入的了解。
第1章 流体的力学性质
第1章流体的力学性质根据现代的科学观点，物质可区分为五种状态：固态、液态、气态、等离子态和凝聚态，其中，固、液、气三态是自然界和工程技术领域中常见的。
从力学的角度看，固态物质与液态和气态物质有很大的不同：固体具有确定的形状，在确定的剪切应力作用下将产生确定的变形，而液体或气体则没有固定的形状，且在剪切应力作用下将产生连续不断的变形——流动，因而液体和气体又通称为流体。
应用物理学基本原理研究流体受力及其运动规律的学科被称为流体力学。
流体力学作为宏观力学的重要分支，与固体力学一样同属于连续介质力学的范畴。
本章将首先阐述流体连续介质模型，在此基础上讨论流体的力学特性。
1.1 流体的连续介质模型1.1.1流体质点的概念流体是由分子构成的，根据热力学理论，这些分子（无论液体或气体）在不断地随机运动和相互碰撞着。
因此，到分子水平这一层，流体之间总是存在着间隙，其质量在空间的分布是不连续的，其运动在时间和空间上都是不连续的。
但是，在流体力学及与之相关的科学领域中，我们感兴趣的往往不是个别分子的运动，而是大量分子的统计平均特性，如密度、压力和温度等，而且，为了准确地描述这些统计特性的空间分布，需要在微分即“质点”的尺度上讨论问题，为此，必须首先建立流体质点的概念。
建立流体质点的概念可借助于物质物理量的分子统计平均方法。
以密度为例，在流体中任取体积为的微元，其质量为，则其平均密度可表示为：（1-1）显然，为了描述流体在“质点”尺度上的平均密度，应该取得尽量地小，但另一方面，的最小值又必须有一定限度，超过这一限度，分子的随机进出将显著影响微元体的质量，使密度成为不确定的随机值。
因此，两者兼顾，我们采用使平均密度为确定值（与分子随机进出无关）的最小微元作为质点尺度的度量，并将该微元定义为流体质点，其平均密度就定义为流体质点的密度：（1-2）推广到一般，所谓流体质点就是使流体统计特性为确定值（与分子随机进出无关）的最小微元，而流体质点的密度、压力和温度等均是指内的分子统计平均值。
流体的主要物理力学性质
流体在运动过程中所受的力与加速度之间的 关系，是流体动力学的基本方程。
连续性方程
描述流体的质量守恒原理，即流体的质量流 量在流场中保持不变。
动量方程
描述流体的动量守恒原理，即流体的动量流 量在流场中保持不变。
能量方程
描述流体的能量守恒原理，即流体的能量在 流场中保持不变。
流体动力学的应用
06
流体动力学简介
基本概念
流体
流体是具有流动性的连续介质， 由大量分子组成，能够在外力作
用下发生流动。
流体动力学
流体动力学是研究流体运动规律 和行为的一门科学，主要研究流 体的速度、压力、密度等物理量
之间的关系。
流场
流场是指流体运动所占据的空间 区域，流场中的每一点都有一定
的速度和压力。
流体动力学方程
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流动状态的判定
雷诺数
用于判定流体流动状态的无量纲数， 由流体的流速、管径和流体动力粘度 决定。当雷诺数小于临界值时，流体 呈层流流动；当雷诺数大于临界值时， 流体呈湍流流动。
流动状态判定准则
根据实验和理论分析，得出判定流动 状态的准则，如普朗特数、尼古拉斯 数等。这些准则可以帮助我们判断不 同条件下流体的流动状态。
毛细管法
利用毛细管中的流体流动， 通过测量流体在毛细管中 的流动时间和压力差来计 算流体的粘度。
影响粘度的因素
分子间相互作用
流体的分子间相互作用会影响流体的粘度，分子 间相互作用越强，粘度越大。
温度
温度对流体的粘度有显著影响，一般来说，温度 升高会使流体的粘度降低。
压力
压力对流体的粘度影响较小，但在高压下，压力 对粘度的影响会更加明显。
流体流动知识点总结归纳
流体流动知识点总结归纳流体力学是研究流体流动规律的一门学科，其研究对象涉及液体和气体的流动，包括流体的性质、流体流动的运动规律、流体的控制以及流体力学在工程和科学领域的应用等方面。
在这篇文章中，我们将对流体流动的一些基本知识点进行总结归纳，以便读者对这一领域有一个清晰的了解。
一、流体的性质1. 流体的定义流体是指那些易于变形，并且没有固定形状的物质。
流体包括液体和气体两种状态，其共同特点是具有流动性。
2. 流体的密度和压力流体的密度是指流体单位体积的质量，常用符号ρ表示。
流体的压力是指单位面积上受到的力的大小，它与流体的密度和流体所在深度有关。
3. 流体的黏性流体的黏性是指流体内部分子之间的相互作用力，黏性越大，流体的内部抵抗力越大，流动越不容易。
黏性会对流体的流动性能产生影响，需要在实际工程中进行考虑。
二、流体流动的基本原理1. 流体的叠加原理流体的叠加原理是指当多个流体同时流动时，它们的速度矢量叠加，得到合成的速度矢量。
这个原理在实际工程中有很多应用，例如飞机的空气动力学设计和水流的流体力学研究等。
2. 流体的连续性方程流体的连续性方程是描述流体在运动过程中质量守恒的基本方程，它表明流体在流动过程中质量的变化等于流入流出的质量之差。
3. 流体的动量方程流体的动量方程描述了流体在运动过程中动量守恒的基本原理，它表明流体在受到外力作用后所产生的加速度与外力的大小和方向有关。
4. 流体的能量方程流体的能量方程描述了流体在运动过程中能量守恒的基本原理，它表明流体在流动过程中所受到的压力和速度的变化与能量的转化和损失相关。
三、流体的流动类型1. 定常流动和非定常流动定常流动是指流体在任意一点上的流速和流量随时间不变的流动状态，而非定常流动则是指流体在不同时间点上的流速和流量随时间有变化的流动状态。
2. 层流流动和湍流流动层流流动是指流体在管道内流动时，各层流体之间的相互滑动，流态变化连续，流线互不交叉。
工程流体力学考研期末简答题名词解释汇总
工程流体力学考研期末简答题名词解释汇总1．理想流体：实际的流体都是有粘性的，没有粘性的假想流体称为理想流体。
2．水力光滑与水力粗糙管：流体在管内作紊流流动时（1分），用符号△表示管壁绝对粗糙度，δ0表示粘性底层的厚度，则当δ0＞△时，叫此时的管路为水力光滑管；（2分）当δ0＜△时，叫此时的管路为水力粗糙管。
（2分）3．边界层厚度：物体壁面附近存在大的速度梯度的薄层称为边界层；（2分）通常，取壁面到沿壁面外法线上速度达到势流区速度的99％处的距离作为边界层的厚度，以δ表示。
（3分）4．卡门涡街：流体绕流圆柱时，随着雷诺数的增大边界层首先出现分离，分离点不断的前移；（2分）当雷诺数大到一定程度时，会形成两列几乎稳定的、非对称性的、交替脱落的、旋转方向相反的旋涡，并随主流向下游运动，这就是卡门涡街。
（3分）1、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。
2、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。
3、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。
4、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。
5、欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。
6、拉格朗日法：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法称为拉格朗日法。
7、湿周：过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。
17水力当量直径——非圆截面的流道计算阻力损失时以水力当量直径代替圆管直径，其值为4倍的流道截面积与湿周之比。
8、恒定流动：流场中，流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间变化的流动。
9、附面层：粘性较小的流体在绕过物体运动时，其摩擦阻力主要发生在紧靠物体表面的一个流速梯度很大的流体薄层内，这个薄层即为附面层。
流体的基本性质PPT课件
2
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一 惯性、密度及重度
1 惯性
惯性：物体维持原有运动状态的能力的性质。
惯性力：F ma
2 密度
密度：单位体积内流体的质量。
均质流体： m 单位：kg/m3
V 非均质流体（某点的密度）：
(
/
p
)T
(
ln
p
)T
V
m/
dV
md( 1 )
V
d 2
( V /V p
)T
( lnV p
)T
dV d V
5
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6
3）弹性模量
压缩系数的倒数 符号：Ev 单位：N/m2 物理意义：单位流体体积减小量所需要的压
力。
Ev1(p Nhomakorabea)T
(v
p v
)T
理解：
Ev 压缩相同的程度所需要的压力 不易压缩 Ev 压缩相同的程度所需要的压力 易压缩
大小为F，方向向左。
影响粘性力F的因素（1）粘性力的大小与接触面
积（A）成正比；（2）与上平板的速度uo成正
比，与两平板的间距δ 成反比( u0 du )；（3）
与流体的种类有关。
dy
F A du
dy
13
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的引入：① 单位须一致；
② A与 du 分别相同的流体，通常获
dy
4
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二 液体的压缩性和热胀性
引起流体密度变化的原因： 温度、压力 1 压缩性
流体在压力作用下，会发生体积压缩变形，同时其内部将产生一种企图恢复原状的 内力，在除去内力后能恢复原状。
流体性质划分的基本原理及普遍化关系式介绍
流体性质划分的基本原理及普遍化关系式介绍流体力学是研究流体的性质和行为的学科，对于流体的性质划分起着重要作用。
流体的性质可以根据其流动行为、分子结构以及物理性质等方面来进行划分。
本文将介绍流体性质的基本原理以及普遍化关系式，并对其进行详细阐述。
一、流体性质的基本原理1. 流动性：流体的流动性是流体性质的一项重要特征，简单地说，流体具有易于变形的性质。
与固体不同，流体的分子间几乎没有相互作用力，因此，在外力作用下，流体能够流动而不出现明显的形变恢复。
这一性质使得我们可以研究流体的流动行为。
2. 压缩性：流体的压缩性是指流体在受到外力作用时，体积的变化程度。
其中，气体是压缩性最强的流体，而液体的压缩性相对较小。
这一性质与流体分子间的距离和相互作用力有关，流体分子间的距离越大，其压缩性就越强。
3. 分子结构：流体的分子结构对其性质有重要影响。
液体的分子间距离较小，分子间的相互作用力较大，因此液体具有较高的密度和粘度。
相比之下，气体的分子间距离较大，分子间的相互作用力相对较弱，因此气体具有较低的密度和粘度。
二、流体性质的普遍化关系式介绍1. 流体静力学方程：描述了流体在静止或恒定状态下的性质。
其中最常用的是静态压力的公式，即：P = ρgh，其中P代表压力，ρ代表流体密度，g代表重力加速度，h代表液体表面以下的高度。
2. 流体动力学方程：描述了流体在运动状态下的性质。
其中最重要的是质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体质量在流动过程中的守恒性，动量守恒方程描述了流体的动量在流动过程中的守恒性，能量守恒方程描述了流体的能量在流动过程中的守恒性。
这些方程可以通过数学模型和实验数据来推导和验证，是研究流体力学的基础。
3. 流体黏性：黏性是流体的重要性质之一，它决定了流体内部摩擦的强度。
流体黏性与流体中分子间的相互作用力有关，流体的分子间作用力越大，其黏性就越高。
黏性可以通过牛顿黏性公式来计算，即：τ = η(du/dy)，其中τ代表切应力，η代表黏度，du/dy代表速度梯度。
化工原理流体知识点总结
化工原理流体知识点总结一、流体的基本性质1. 流体的定义流体是指在受到作用力的情况下，能够流动的物质，包括液体和气体。
2. 流体的分类（1）牛顿流体：满足牛顿流体定律的流体，即剪切应力与剪切速率成正比。
（2）非牛顿流体：不满足牛顿流体定律的流体，如塑料、胶体等。
3. 流体的性质（1）密度：单位体积流体的质量，通常用ρ表示，单位kg/m³。
（2）粘度：流体流动时的内部摩擦阻力，通常用η表示，单位Pa·s或mPa·s。
（3）表观黏度：流体在管道中流动时表现出的粘度，通常用μ表示，单位Pa·s或mPa·s。
（4）流变性：流体在外力作用下的形变特性，包括剪切流变和延伸流变。
4. 流体的运动（1）层流：流体呈层状流动，流线平行且不交叉。
（2）湍流：流体呈旋涡形式混合流动，流线交叉且无规律。
二、流态力学1. 流体静压（1）静压力：流体在容器中受到的压力，通常用P表示，单位Pa。
（2）流体的压强：P = ρgh，其中ρ为流体密度，g为重力加速度，h为液面高度。
（3）帕斯卡定律：在静止流体中，内部任意一点的压力均相等。
2. 流体动压（1）动压力：流体在流动状态下受到的压力。
（2）动压公式：P = 0.5ρv²，其中ρ为流体密度，v为流体的流速。
3. 流体的质量守恒（1）连续方程：描述流体在流动中的质量守恒关系。
（2）连续方程公式：ρ1A1v1 = ρ2A2v2，其中ρ为流体密度，A为管道横截面积，v为流速。
4. 流体的动量守恒（1）牛顿第二定律：描述流体在流动中的动量守恒关系。
（2）牛顿第二定律公式：F = ρQ(v2 - v1)，其中F为管道上流体受到的合力，Q为流体流量，v为流速。
三、流体的运动1. 流体的流动类型（1）层流：小阻力、流速较慢。
（2）湍流：大阻力、流速较快。
2. 流体的流动参数（1）雷诺数：描述流体流动状态的无量纲参数，Re = ρvD/η，其中D为管道直径。
流体设计知识点总结
流体设计知识点总结流体设计是一门关于流体力学和流体流动的学科，其应用广泛，涉及到机械工程、土木工程、航空航天等众多领域。
本文将就流体设计中的一些重要知识点进行总结，包括流体的基本性质、流体力学方程、流体力学定律、流体流动特性等。
一、流体基本性质1. 流体的定义：流体是指物质在受到作用力时能够流动的物质，包括液体和气体。
2. 流体的连续性原理：流体在一点的流速与该点流体的流量成正比，即质量连续守恒和能量连续守恒。
3. 流体的密度和比重：密度是流体单位体积的质量，比重是流体的密度与标准参照物的密度之比。
4. 流体的黏性：黏性是流体内部分子间相互作用力的表现，通常用粘度来表示流体的黏性。
二、流体力学方程1. 伯努利方程：描述了流体在沿流线流动过程中的总能量守恒。
伯努利方程包括流体的压力能、动能和位能。
2. 马修尔方程：描述了流体流动中的流速分布。
马修尔方程是基于质量守恒原理和牛顿第二定律得出的。
三、流体力学定律1. 法向应力平衡条件：描述了流体在静力平衡时各个方向的受力平衡。
根据这个定律可以得出流体的压力分布。
2. 流体的黏滞性：流体黏滞性是流体内部分子间相互作用力的表现，黏滞力与黏滞性质、流体速度、流体粘度等相关。
3. 流体的流动特性：包括层流和湍流两种基本流动形式。
层流是指流体以分层的方式平行流动；湍流是指流体以旋涡和湍旋形式流动。
四、流体流动特性1. 雷诺数：描述流体流动的稳定性与湍流的程度。
雷诺数越大，流体流动越不稳定，越容易产生湍流。
2. 流动阻力与压降：流体在流动过程中会产生阻力，压降是指流体在经过一个长度为L的管道时压力差的大小。
3. 流体的操纵性：流体特性对于流体设计和工程应用的影响。
通过改变流体的压力、流速、温度等条件，可以控制流体的流动。
总结：流体设计是一门涉及到流体性质、流体力学方程、流体力学定律和流体流动特性等多个方面的学科。
了解流体设计的基本知识，对于进行流体工程设计和应用具有重要意义。
流体的基本性质
Shanghai Jiao Tong University第一章流体的基本性质Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai Jiao Tong University流体的易流动性(fluidity)流体的易变形形(deformability)流体的粘性(viscosity)流体的可压缩性(compressibility)Shanghai Jiao Tong University流体的易流动性：流体间的分子作用力较小，很难象固体那样保持一定的固定形状，只要有外界的作用力或能量(势能)不平衡，就会发生流动。
固体：分子间作用力大，分子只能在平衡位置作微小振动，有固定形状，能承受压力，拉力，剪切力。
气体：分子间作用力很小，分子接近自由运动，没有固体形状和体积，不能承受拉力，剪切力。
液体：分子间作用力介于固体和气体之间，没有固体形状，但有一定的体积，不能承受拉力，剪切力。
Shanghai Jiao Tong University流体的易变形性：在受到剪切力持续作用时，固体的变形一般是微小的(如金属)或有限的(如塑料)，但流体却能产生很大的甚至无限大(只作用时间无限长)的变形。
当剪切力停止作用后，固体变形能恢复或部分恢复，流体则不作任何恢复。
在弹性范围内，固体变形与作用力成正比，遵守Hooke定律，固体内的切应力由剪切变形量(位移)决定；而流体内的切应力与变形量无关，由变形速度(切变率)决定，遵守Newton内摩擦定律。
Shanghai Jiao Tong University流体的粘性：当相邻两层流体之间发生相对运动时，在两层流体的接触面会产生对于变形的抗力，与固体不同的是，这种抗力不是与流体的变形大小有关，而是与流体的变形速度成比例，流体这种抵抗变形的特性就称为粘性。
固体：固体表面之间的摩擦是滑动摩擦，即摩擦力，摩擦力与固体表面状况有关。
Shanghai Jiao Tong University液体：当两层液体作相对运动时，两层液体分子的平均距离加大，吸引力随之增大，这就是分子内聚力。
中山大学化工原理课件 第1章-流体流动(1)
1 atm(标准大气压)＝1.013×105 Pa ＝760 mmHg ＝10.33 mH2O
绝对压力 ---以绝对真空为基准
（2）压力大小的两种表征方法
表压 ---以当地大气压为基准
表压＝绝对压力－当地大气压
真空度＝当地大气压－绝对压力
真空度=当地大气压-系统绝压 ＝－（系统绝压－当地大气压） ＝－表压 例如某系统真空度为 200mmHg，当地大气压为 101.3kPa， 则：表压＝－真空度＝-200/760*101.3=-26.7kPa 系统绝压=表压＋当地大气压
四. 流体的流动属性 1．流量和流速 体积流量 流量 qV＝ V t
m3 / s
kg/s
qm ＝ qV
m 质量流量 qm ＝ t
流速
qV …… 平均流速 u ＝ A 体积流速 质量流速 qm w＝ A kg/(m2s)
m/s w＝u
qm ＝w A ＝ u A
2．流体的运动状态 (1) 稳定流动 流体流动过程中，任一截面上与流动相 关的物理量 (流速、压强、密度等) 不随时 间变化的流动。 (2) 不稳定流动 在流动过程中，流体在任一截面上的物 理量随时间而变化的流动。
1 7
第二节. 连续性方程式 流体流动过程中 质量守恒 涉及三大守恒定律： 动量守恒 能量守恒
1
质量衡算
衡算范围—划定体积/控制体积/控制体
控制体 2 1
对于在控制体内作稳定流动的流体， 根据质量守恒定律有： qm1 ＝ qm2 ＝ 常数
1 u1 A1 ＝ 2 u2 A2 ＝常数
2
连续性方程式
2 总能量衡算式：U1 + g1Z1 + u1 / 2 + p1/ 1 + Qe +We ＝U2 + g2Z2 + u22/ 2 + p2/ 2 (J/kg)
流体及其物理性质
第一章流体及其物理性质第一节流体的定义和特征物质在不同的温度和压力下存在的形态有三种：固体、液体和气体，我们通常把能够流动的液体和气体统称为流体。
从力学角度来说，流体在受到微小的剪切力作用时，将连续不断地发生变形(即流动)，直到剪切力的作用消失为止。
所以，流体可以这样来定义：在任何微小剪切力作用下就能够连续变形的物质叫做流体。
流体和固体由于分子结构和分子间的作用力不同，因此，它们的性质也不同。
在相同体积的固体和流体中，流体所含有的分子数目比固体少得多，分子间距就大得多，因此，流体分子间的作用力很小，分子运动强烈，从而决定了流体具有流动性，而且流体也没有固定的形状。
概括起来说，流体与固体相比有以下区别：(1) 固体既能够抵抗法向力——压力和拉力，也能够抵抗切向力。
而流体仅能够抵抗压力，不能够承受拉力，不能抵抗拉伸变形。
另外，流体即使在微小的切向力作用下，也很容易变形或流动。
(2) 在弹性限度内，固体的形变是遵循应变与所作用的应力成正比这一规律(弹性定律)的；而对于流体，则是遵循应变速率与应力成正比的规律。
(3) 固体的应变与应力的作用时间无关，只要不超过弹性极限，作用力不变时，固体的变形也就不再变化，当外力去除后，形变也就消失；对于流体，只要有应力作用，它将连续变形(流动)，当应力去除后，它也不再能恢复到原来的形状。
液体和气体虽都属于流体，但两者之间也有所不同。
液体的分子间距和分子的有效直径相当。
当对液体加压时，只要分子间距稍有缩小，分子间的排斥力就会增大，以抵抗外压力。
所以液体的分子间距很难缩小，即液体很难被压缩。
以致一定质量的液体具有一定的体积。
液体的形状取决于容器的形状，并且由于分子间吸引力的作用，液体有力求自己表面积收缩到最小的特性。
所以，当容器的容积大于液体的体积时，液体不能充满容器，故在重力的作用下，液体总保持一个自由表面，通常称为水平面。
气体的分子间距比液体的大，在标准状态(0℃，101325Pa)下，气体的平均分子间距约为3.3×10－6mm，其分子平均直径约为2.5×10－7mm。
流体的性质与特征
流体的性质与特征流体是一种物质状态，在我们的日常生活和科学研究中都扮演着重要的角色。
理解流体的性质与特征对于解决实际问题和深入研究自然规律至关重要。
在本文中，我们将探讨流体的性质与特征，从宏观到微观分析其行为。
一、流体的性质1. 流动性：流体具有流动性，即流体能够自由地流动和变形。
无论是液体还是气体，都能够在适当的条件下流动，其分子之间并不存在固定的排列方式。
2. 不可压缩性：在一定范围内，液体的体积几乎是不可压缩的。
当受到外界压力时，液体能够通过改变形状来适应外部压力，但其体积很少发生变化。
3. 可压缩性：气体具有可压缩性，即气体在受到外界压力时，其体积会发生显著的变化。
这是由于气体分子之间间隔较大，可以通过增加或减少分子之间的间距来改变体积。
二、流体的特征1. 流体静力学：流体静力学研究静止流体的行为。
根据帕斯卡定律，静止的流体在任何点上受到的压力是相等的。
这也解释了为何我们能够借助液体传递力量，比如水压。
2. 流体动力学：流体动力学研究流体在运动过程中的行为。
牛顿第二定律的推广形式，即所谓的欧拉方程，用来描述流体在运动过程中受力和加速度之间的关系。
3. 流体黏度：黏度是流体抵抗剪切变形的性质。
黏度越大，表示流体越难流动，如蜂蜜；黏度越小，表示流体越容易流动，如水。
4. 流体密度：密度是流体单位体积的质量，通常用ρ表示。
密度的大小决定了物体在流体中的浮沉情况。
密度越大的物体在流体中下沉的趋势越明显。
三、流体行为的微观解释1. 分子间作用力：流体中的分子间作用力决定了流体的性质与特征。
在液体中，分子间作用力较强，使得液体具有较高的黏度和不可压缩性。
在气体中，分子间作用力较弱，使得气体具有较低的黏度和可压缩性。
2. 分子运动：流体的性质与特征可以通过分子的运动来解释。
在液体中，分子间距相对较小，分子通过不断的移动和旋转来维持液体的形态。
在气体中，分子间距相对较大，分子更自由地运动，导致气体具有较高的可压缩性和流动性。
流体力学知识重点
流体力学知识重点流体连续介质模型：可以认为流体内的每一点都被确定的流体质点所占据，其中并无间隙，于是流体的任一物理参数（）都可以表示为空间坐标跟时间的连续函数（），而且是连续可微函数，这就是流体连续介质假说，即流体连续介质模型。
流体的力学特性1，流动性：流体没有固定的形状，其形状取决于限制它的固体边界，流体在受到很小的切应力时，就要发生连续的变形，直到切应力消失为止。
2，可压缩性：流体不仅形状容易发生变化，而且在压力作用下体积也会发生变化。
3，粘滞性：流体在受到外部剪切力作用发生连续变形，即流动的过程中，其内部相应要发生对变形的抵抗，并以内摩擦的形式表现出来，运动一单停止，内摩擦即消失。
牛顿剪切定律：流体层之间单位面积的内摩擦力与流体变形速率（速度梯度）成正比（）无滑移条件：流体与固体壁面之间不存在相对滑动，即固体壁面上的流体速度与固体壁面速度相同，在静止的固体壁面上，流体速度为零。
理想流体：及粘度（）的流体，或称为无黏流体表面张力：对于与气体接触的液体表面，由于表面两侧分子引力作用的不平衡，会是液体表面处于张紧状态，即液体表面承受有拉伸力，液体表面承受的这种拉伸力称为表面张力。
表面张力系数：液体表面单位长度流体线上的拉伸力称为表面张力系数，通常用希腊字母（）表示，单位（）毛细现象：如果将直径很小的两只玻璃管分别插入水和水银中，管内外的液位将有明显的高度差，这种现象称为毛细现象，毛细现象是由液体对固体表面的润湿效应和液体表面张力所决定的一种现象。
毛细现象液面上升高度（）牛顿流体：有一大类流体，他们在平行层状流动条件下，其切应力（）与速度梯度（）表现出线性关系，这类流体被称为牛顿型流体，简称牛顿流体。
描述流体运动的两种方法1，拉格朗日法：通过研究流体场中单个质点的运动规律，进而研究流体的整体运动规律，这一种方法称为拉格朗日法2，欧拉法：通过研究流体场中某一空间点的流体运动规律，进而研究流体的整体运动规律，这一种方法称为欧拉法迹线：流体质点的运动轨迹线曲线称为迹线流线：流线是任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上流体质点的速度方向与其所在点处曲线的切线方向一致。
流体的一些性质
流体的一些性质流体的一些性质流体的很多性质与固体中的定义相通的，比如密度、压力、温度等。
但也有其独特的属性，这里最典型的就是区分流体和固体的力学特性——粘性。
此外，液体有表面张力、气体具有易压缩性，这些都是流体特有的属性。
流体的粘性当流体收到外界的剪切力作用的时候，它会不断地变形下去，在这种连续的剪切变形作用下的流体内部会产生剪切应力，这种性质称为流体的粘性。
我们通常见到的液体和气体都有粘性，只有超流体可以认为是没有粘性的。
我们都知道蜂蜜的粘性要远大于水的粘性，现在来分析一下决定流体粘性力大小的因素。
仍然用固体之间的摩擦力做类比，对于沿斜面下滑的方块而言，摩擦力等于摩擦系数与它们相互挤压的力的乘积。
摩擦系数体现了两个物体的分子作用力大小及它们相接触的表面的粗糙程度，这比较容易理解。
但摩擦力为什么和挤压力呈正比呢？毕竟挤压力与摩擦力是垂直关系，应该没有沿摩擦力方向的分量才对。
原因是这样：挤压力越大，则两物体的接触面积就越大，这个接触面积与挤压力之间基本上是线性关系，因此摩擦力也与挤压力呈正比。
如果是分子级别光滑的两个物体相接触，则摩擦力就基本上与挤压力无关了。
固体的动摩擦系数与静摩擦系数一般并不相等，因为它们的产生机理不完全相同。
静摩擦完全是力的平衡，而动摩擦则还包含动能向内能的转化过程。
当两个固体靠在一起并相对滑动时，在摩擦面上不但发生跟静摩擦时类似的力的作用，还会发生两物体分子之间的键不断地被打破，同时又不断形成新的键，并且还伴随着分子和分子团从原物体上脱落等过程。
这些过程中会伴随着分子振动能量的变化以及分子运动方向性的混乱，所以摩擦过程一定是产生热量的。
图1-4显示了接触面上发生的3种典型的现象。
图1-4 固体动摩擦力的微观解释从上一节的分析我们知道，当流体与固体相接触时，紧挨着固体的流体分子会被吸附在固体上随之运动。
因此，所谓流体与固体之间的摩擦力其实也就是流体之间的摩擦力。
这也就是一般书籍中并不特别区分流体内部的摩擦力和流体与固体之间的摩擦力的原因。
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P0 1atm
T0 273K
T0 P 0 TP0
T0 P 0 TP0
0
M 22.4mol / L
M T0 P 22.4mol/ L TP0
（b）混合气体 的求取
m
计算混合气体的密度，各组分在混合前后的质量 不变：
m iφi 1φ1 2φ2 nφn
p——气体的压力，N · m-2或Pa;
pM RT
T——气体的热力学温度，K ; M——气体的摩尔质量，kg· mol-1;
R——摩尔气体常数，8.314J· mol-1· K-1 ;
4
（a）单一理想气体 的求取
由理想气体状态方程：
PV nRT
m RT M
PM RT
PM 0 0 RT0
解:
绝压=大气压 - 真空度 = 85300 – 80000 = 5300[Pa] 真空度=大气压-绝压
=101330 - 5300 =96030[Pa]
4.
流体的流量和流速
（1）流量 V t
体积流量 qV ＝ 流量
m3/s kg/s
m q ＝ 质量流量 m t 摩尔流量 qn qm ＝ q V
2.1 流体的基本性质
什么是流体？
有哪些特征？
气体 流体 液体
1
流体的特征
1．易流动性 当流体受到外部切向力作用时，易于变 形而产生流动。 2．可压缩性 流体在外部温度和压力作用下，流体分 子间的距离会发生一定的改变，表现为流体 密度大小的变化。
工程上： 流体
可压缩流体
不可压缩流体
密度为常数
2
1．流体的密度 流体的密度—单位体积流体的质量。用 表示， 属于物性。
1
m
w w
1
1
2 2
wn
i
n
i
——混合物种各纯组分的密度
w ——混合物种各组分的质量分数
10
1
m
w w
1
1
2 2
0.6 0.4 7.285 10- 4 1830 998
流体的密度 小结 液体混合物： 气体：
1
m
w1
1
w2
2
14
2. 比体积
• 单位质量流体具有的体积，称为流体的 比体积 • 与流体密度互为倒数 ν=1/ρ
15
3．压力
（1） 流体的压强—流体垂直作用于单位面积上 的力，称为流体的压强，简称压强。用p表示，工 程上习惯称之为压力。
F P A
N [ 2 ][ Pa] m
(2) 压力的单位及转换 1. SI 单位 [ N/m2 ] [Pa] 2. 工程单位 [ kgf/cm2 ] —[ at ] —[mmHg] —[ mmH20]— [mH20]
——混合状态下各纯组分的密度
i
φ ——混合状态下各组分的体积分数
i
混合前后气体的质量相等
前提是：
ni Vi Pi yi ni Vi Pi
另外：
Mm Miφi M1φ2 M2φ2 Mnφn
6
例2 在盐酸制造过程中，氯化氢气体混合物（其中含25％ HCl；75％空气，均为体积百分数），在50oC及743mmHg (绝压)的条件下进入吸收塔，试计算气体混合物的密度。 解：已知 MHCl=36.5 M空气＝29，yHCl=0.25，yair=0.75 T=273+50=323K, P=743mmHg
表压＝绝对压-大气压 真空度＝大气压 - 绝对压
绝对压强以绝对零压作起点计算的压强，是 流体的真实强。 表压强压强表上的读数，表示被测流体的绝 对压强比大气压强高出的数值，即:
表压强＝绝对压强－大气压强
19
真空度 真空表上的读数，表示被测流体的 绝对压强低于大气压强的数值，即: 真空度＝大气压强－绝对压强
wn
n
pM RT
----------理想气体状态方程
气体混合物： m iφi 1φ1 2φ2 nφn
pM m m RT
Mm Miφi M1φ2 M2φ2 Mnφn
13
(3)相对密度
定义：相对密度为流体密度与4℃时水的密度之比, 习惯称为比重。
——流体的密度，kg · m-3
m——流体的质量，kg
V——流体的体积，m3
影响因素：流体种类、浓度、温度、压力 密度一般从物化手册或相关资料中查得。
3
(1)气体的密度 ① 从手册中查得的气体密度往往是某一指 定条件下的数值 ② 一般当压强不太高（＜10atm）、温度 不太低（＞25℃）时，可按理想气体来处 理。
M m M1 y2 M 2 y2
Mm 22.4
T0 P TP0
Mm=30.875
m0
m0 1 y1 2 y2
1.14 kg/m3
9/
m m0
(2)液体的密度
① 实验方法测得
② 工业上测定液体密度最简单的方法使用 比重计/密度计。即测量相对密度。
③混合液体的密度（若体积变化不大）：
16
1atm（标准大气压）=1.033at（工程大气压） =1.013105Pa =760mmHg =10.33mH2O
（3）. 压力的基准及表示形式 1.以绝对真空为基准 2.以当时当地压力为基准
实测压力 表压 大气压 绝对压 真空度 绝压（余压） 实测压力 绝对零压
图2-1 绝对压力、表压和真空度之间的关系
绝对压力
表现形式（基准不同）： 表压或真空度
为避免三者之间混淆，需标注如P(绝)、 P(表)、 P(真空度)
20
例题：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空 表读数为80kPa，在天津操作时，真空表读数应 为多少？已知兰州地区的平均大气压85.3kPa， 天津地区为101.33kPa。
解：维持操作的正常进行，应保持相同的绝对压，根据兰 州地区的压强条件，可求得操作时的绝对压。
n mol/s t
qm ＝ M qn
27
（2）流速 qV 体积流速 ……平均流速 u ＝ A m/s W＝u
流速
qm 质量流速 W＝ A
kg/(m2s)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
qm ＝ W A ＝ u A
28
5、 流体的粘性与牛顿粘性定律
流体的粘性和内摩擦力 • 流体的粘性 流体在运动的状态下,有一种抗 拒内在的向前运动的特性。 • 流体的内摩擦力 运动着的流体内部相邻两 流体层间的相互作用力。是流体粘性的表现, 又称 为粘滞力或粘性摩擦力。 • 由于粘性存在，流体在管内流动时，管内任一 截面上各点的速度并不相同,如图所示。