流体的基本性质
流体基本性质
流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的压强，又称为 流体的压力。作用于整个面上的力称为总压力。 在静止流体中，从各方向作用于某一点的压力大小均相等。 压力单位:
1 atm = 101325 Pa = 760 mmHg =10.33 mH2O = 1.033 kgf/cm2
顾丽莉
基准压强
表压＝绝对压力－大气压力
真空度＝大气压力－绝对压力
流体基本性质
5.剪切力和黏度 剪切力（剪力）：平行作用于任意流体微团的表面力。 剪应力：单位面积上所受的剪力。 剪力实质上是流体流动产生的内摩擦力，这种性质，称为 黏性。黏性越大，内摩擦力越大，流体流动性越差。 牛顿黏性定律 两流体层之间单位面积上的内 摩擦力（即剪应力）τ 与垂直 于流动方向的速度梯度成正比。
du dy
F
dy y
u＋du u
μ称为流体的黏度或动力黏度； du/dy表示速度沿法线方向上的变化率，即速度梯度
流体基本性质
动量传递的方向是由高速层向低速层传递，即与速度梯度 的方向相反。无论是气体或液体，剪应力的大小即代表此 项动量传递的速率。 两层流体相对静止时τ =0，不存在内摩擦力。 满足牛顿黏性定律的流体称为牛顿型流体。 牛顿型流体：空气、水等 非牛顿型流体：泥浆、血浆、悬浮液、油漆、油脂。
流体基本性质
1.连续介质的假定 连续性假定：流体是由无数质点组成的，彼此间没有间隙， 充满所占空间的连续介质。 注意：在真空、稀薄气体的情况下，此假定不再成立。
2.流体的压缩性 不可压缩流体：液体 可压缩流体：气体 关注密度随压力和温度的变化
顾丽莉Βιβλιοθήκη 流体基本性质3.作用在流体上的力 体积力 表面力 4.压力和静压力
流体基本性质
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。
流体知识点总结
流体知识点总结一、流体的基本性质1. 流体的定义和分类流体是指物质的一种状态，不固定的形状和体积，能够流动。
根据流体的粘性和压缩性，流体可分为理想流体和真实流体两大类。
理想流体是一种没有黏性和压缩性的流体，其运动规律可以用欧拉方程描述，而真实流体具有一定的粘性和压缩性，其运动规律则需用纳维-斯托克斯方程描述。
2. 流体的密度和压强流体的密度是指单位体积内的质量，通常用ρ表示。
流体的压强是指单位面积上的力，通常用p表示。
密度和压强是描述流体基本性质的重要参数，它们与流体的运动和压力有着密切的关系。
3. 流体的黏性和运动流体的黏性是指其内部分子间存在的摩擦力，使得流体在运动时具有阻力。
黏性是影响流体流动的一个重要因素，它使得流体在流动时会出现一些特有的现象，如粘滞流动、湍流等。
流体的运动规律受到黏性的影响，需要用纳维-斯托克斯方程来描述。
二、流体静力学1. 流场及其描述流场是指流体中任意空间中各点速度和密度的分布状态，可以分为定常流场和非定常流场。
描述流场的方法通常有拉格朗日描述和欧拉描述两种。
2. 流体的静力学平衡流体的静力学平衡是指在无外力作用时，流体处于静止状态的平衡规律。
根据流体受力的性质，静力学平衡可以分为流体的静平衡、压强平衡和重力平衡。
3. 流场的描述方法欧拉描述和拉格朗日描述是流体静力学研究的两种基本方法。
欧拉描述是以空间任意一点作为参照系来描述流体状态和运动规律，而拉格朗日描述则是以流体质点为参照系来描述流体运动。
三、流体动力学1. 流体的运动规律根据流体的运动性质，流体运动可以分为层流和湍流两种。
层流是指流体在运动中，各层流体分层并按某种规律运动的现象，而湍流则指流体在运动中乱七八糟、无规律的运动现象。
2. 流体的动能和动量流体的动能是指流体由于运动而具有的能量，通常用K表示，而流体的动量则是指流体在运动中具有的动能量，通常用L表示。
动能和动量是描述流体动力学运动规律的关键参数，与流体的流速、流量、压力等有着密切的关系。
流体的基本性质
流体流动的机械能损失
流体在流动过程中， 由于摩擦、碰撞、涡 旋等因素，会产生机 械能损失。
减小机械能损失的方 法包括优化管道设计、 选择合适的流体输送 方式等。
机械能损失会导致流 体压力和速度的降低， 从而影响流体的输送 效率。
管道中的速度分布
速度分布规律
在管道中，流体的速度分布取决于流体类型、管道形状和流速等 因素。
层流与湍流
在管道中，流速较低时，流体呈层流状态；流速较高时，流体呈 湍流状态。
速度梯度
在管道中，流体的速度梯度与流速和管道半径有关，影响着流体 流动的特性。
管道中的流动阻力
流动阻力产生
流体在管道中流动时，会受到摩擦力、惯性力、重力等阻力作用。
03
流体动力学基础
流体静力学
静止流体
流体处于静止状态，没有相对运动， 压力、密度和温度等物理量分布均匀。
流体静压力
流体静平衡
流体在静止状态下，由于受到重力作 用，会产生压强差，但流体会自动调 整密度分布，使得压强差消失，达到 静平衡状态。
流体静压力是指流体在静止状态下对 垂直面的压力，其大小与流体的密度 和重力加速度有关。
阻力系数
描述流体流动阻力的参数，与流体类型、管道形状和流速等因素有 关。
减少阻力措施
可以通过优化管道设计、减小流速、选择合适的流体等方法来减少 流动阻力。
06
流体流动的能量转换与损 失
伯努利方程
伯努利方程描述了流体在流动过程中，由于高度、速度和压力变化而引起的能量转 换关系。
当流体在管道中流动时，随着流速的增加，流体的压能会相应减少，而动能则会增 加。
流体力学基础流体的性质与流体力学原理
流体力学基础流体的性质与流体力学原理流体力学基础——流体的性质与流体力学原理流体力学是研究流体运动和流体力学基本原理的学科，广泛应用于航空、航海、能源、化工等领域。
本文将介绍流体的性质以及流体力学的基本原理。
一、流体的性质流体指的是气体和液体，在力学中被视为连续介质。
流体具有以下几个主要的性质：1. 可流动性：与固体不同，流体具有较低的粘性和内聚力，因此可以流动。
流体的流动性使其在工程领域中应用广泛，并且流体力学正是研究流体流动的力学学科。
2. 不可压性：对于液体来说，密度变化相对较小，一般可视为不可压缩的。
而对于气体来说，变化较大的压力会引起密度变化，所以流体力学中对气体流动的研究需要考虑密度的变化。
3. 流体静力学压力：流体静力学压力是由于流体自身重力或外力作用下的压力差异引起的。
流体中的每一点都承受来自其周围流体的压力。
4. 流体动力学压力：流体动力学压力是由于流体的动力作用引起的压力差异。
当流体以较高速度通过管道或物体时，流体动力学压力扮演着重要的角色。
二、流体力学原理流体力学原理是研究流体运动的基本规律，它由庞加莱提出的运动方程、贝努利定律、连续方程等组成。
以下将分别介绍这几个基本原理：1. 流体运动方程：流体运动方程描述了流体在空间中运动的规律。
流体运动方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程指出质量在流体中不会凭空消失或产生；动量守恒方程描述了流体运动中受到的作用力和压力的关系；能量守恒方程则研究了流体在流动过程中的能量转化。
2. 贝努利定律：贝努利定律是流体力学中最为著名的定律之一。
它说明了在无粘度和定常状态下，流体在不同位置的速度、压力和高度之间存在着一种平衡关系。
贝努利定律在飞行器设计和管道流动等领域中有广泛的应用。
3. 材料导数：材料导数是流体力学中用来描述物质随时间变化的速率的重要概念。
对于流体来说，由于其非刚性的特性，物质随时间的变化需要通过材料导数来描述，它包括时间导数和空间导数。
1流体力学基础
第二节 流体静力学
一、流体静力学概念 研究流体静止或平衡时的力学规律及其工程应 用的科学。
由于静止流体无相对速度，不呈现粘滞性， 不存在切力，也不能承受拉力，故其所受的力 只能是压力。
二、压强 在静水中，取一微小面积Δw,其上作用静 水压力ΔP，则面积上的平均压强
三、静止流体压强的两个特性： (1)静止压强的方向 必然沿着作用面的内法线方向，即垂直指向 作用面。这是因为静止流体内的应力只能是压 应力； (2)流体中任一点静水压强的大小
雷 诺 实 验 与 雷 诺 数
在一端装有阀门的长玻璃 管中充满水，稍开启阀门 放水，并由小管注入有颜 色水流，则可见管内颜色 水成一稳定细流，这种流 型称为层流。当阀门开大， 水流速增加时，管中有色 线产生振荡波动．再开大 阀门到一定程度，流速增 大，水流中色线掺混紊乱， 此时称为紊流。
2、雷诺数 英国物理学家雷诺曾作过试验并得到判断 流型的计算式，称为雷诺公式：
与作用的方向无关。换言之，一点上各个方向 的压强均相等。这是因为静止流体中某一点 受四面八方的压应力而达到平衡。
四、流体静力学基本方程
其中，ｐ０——液面压强；ｐ——液体内 部某点的压强； ——容重；ｈ——深度。
它表示静止液体中，压强随深度按直线变化的规 律。任一点的压强由p0和ｈ两部分组成。压强 的大小与容器的形状无关。 .深度相同，压强相同。由于液面是水平面，所以 这些压强相同的点组成的面是水平面，即：水 平面是压强处处相同的面。所以，水平面是等 压面。两种不相混杂的液体的分界面也是水平 面，自由表面是水深为０的各点组成的等压面。 注意：该规律是同种液体处于静止、连续的条件 下推出，所以，只适用于静止、同种、连续的 液体。
3、沿程损失和局部损失
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。
流体力学的基本理论和应用
流体力学的基本理论和应用流体力学是研究流体运动规律的一门学科，其范围涉及气体、液体和等离子体等。
流体力学的研究对象是流体运动中各种物理量的变化规律，如速度、密度、压力、温度等。
它的研究领域广泛，从天气预报到飞机设计、石油勘探，都离不开流体力学的理论和应用。
1. 流体力学的基本理论流体力学的基本理论包括流体的性质、流体方程、流体的运动学和动力学方程等。
1.1 流体的性质流体有四种基本性质，即密度、压力、温度和粘度。
密度是指单位体积内质量的大小，压力是单位面积受到的力的大小。
温度是流体内部分子热运动的平均程度，粘度是流体阻力大小的表征。
1.2 流体方程流体方程主要包括连续性方程和动量守恒方程。
连续性方程描述了质量守恒的规律，即在任何一个时间和空间点，通过一个截面进入的质量等于通过该截面流出的质量。
动量守恒方程描述了流体中动量守恒的规律。
1.3 流体的运动学流体的运动学研究的是流体在时间和空间上的运动规律。
就速度场而言，它可以用速度矢量场描述。
在三维空间中，一个流体速度场是指有三个分量的三维矢量场。
1.4 流体的动力学方程流体的动力学方程是研究流体运动的方程，包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
这些方程可以用于描述流体在空间中的各种运动方式。
2. 流体力学的应用流体力学的应用非常广泛，它不仅是科学研究领域中不可或缺的一部分，也是工程设计、生物医学和化学工程等领域必不可少的一门技术。
以下是几个流体力学应用领域：2.1 飞机设计飞机设计需要对空气流动进行深入研究。
流体动力学理论可以帮助设计人员优化飞机的翼型和发动机喷口设计，以减少空气阻力和提高飞机性能。
流体动力学还可以帮助研究飞行器的失速问题，并提出优质的控制方法。
2.2 汽车行驶汽车行驶的过程中，空气阻力会影响汽车的速度和燃油消耗。
通过流体力学研究，在设计汽车的外形和风阻系数时，可以优化方案以降低空气阻力。
2.3 气象预报气象预报是一项很重要的工作，流体力学理论可以用于研究气象现象，用以预测天气。
流体的性质和分类
流体的性质和分类在自然界的物质中，流体是一种广泛存在的物质形态，具有独特的性质和分类。
流体包括气体和液体两种形态，它们在力学行为、分子结构和物态变化等方面存在着显著的差异。
本文将深入探讨流体的性质和分类。
一、流体的性质1. 流动性：流体具有较高的流动性，能够流动和变形，不同于固体的刚性。
2. 压缩性：气体和液体具有不同的压缩性。
气体的分子间距较大，因此具有较高的可压缩性；而液体的分子间距相对较小，可压缩性较低。
3. 相对密度：流体的相对密度是指其密度与其他流体或物质密度的比值。
相对密度用于比较流体的浮力和沉降性。
4. 粘度：粘度是流体内分子之间相互阻碍运动的程度。
高粘度的流体粘度较大，流动速度较慢；低粘度的流体粘度较小，流动速度较快。
5. 表面张力：表面张力是流体表面上分子间的吸引力，使得流体表面具有一定的刚性，能够抵抗外部的压力。
二、流体的分类根据流体性质和特点的不同，流体可以被分为气体和液体两大类。
1. 气体：气体是一种无固定形状和体积的流体。
气体的分子间距较大，分子相对自由地运动，以自由度较高的状态存在。
气体具有高度可压缩性、流动性强的特点。
根据气体的物理性质，气体还可以根据温度、压力和体积关系分为理想气体和实际气体等。
2. 液体：液体是一种不可压缩的流体，具有固定的体积和形状。
液体的分子间距相对较小，克服了气体的压缩性，因此液体基本上保持不变的体积。
液体的流动性较气体略差，由于粘度的存在使得液体粒子的运动相对受到一定的阻力。
根据液体的粘度和流动性，液体还可以被进一步分类，主要分为牛顿流体和非牛顿流体两大类。
- 牛顿流体：牛顿流体的粘度不随剪切应力而变化，粘度恒定。
例如，水和某些溶液。
- 非牛顿流体：非牛顿流体的粘度与剪切应力有关，粘度随外部刺激的改变而改变。
例如，淀粉浆料和某些塑性体。
总结起来，流体的性质和分类对于我们理解和研究流体力学、工程学等领域有着重要的意义。
通过对流体性质的深入了解，人们可以更好地理解和应用流体力学原理，为工业生产、能源利用和环境保护等方面提供有力的支撑。
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。
流体力学基本知识
第二节 流体静力学的基本概念
▪ 2、压强的计量单位
▪ (1)定义式：
▪ 国际单位制(SI)制：1N/m2=1Pa；
1bar=105 Pa
▪ 工程制： 1kgf/cm2=1kg×9.8065[m/s2]/10–4[m2]
▪
=9.8065×104 Pa
第二节 流体静力学的基本概念
▪ (2)用大气压表示： ▪ 1atm(标准大气压)=1.033 kgf/cm2 ▪ =1.033×9.8065×104 Pa=1.0133×105 Pa ▪ =1.0133 bar
第二节 流体静力学的基本概念
(3)用液柱的高度表示： p=F/A=ρVg/A=ρ(AZ)g/A=ρZg
力增大，动力消耗增大，操作费用增大； 当V一定时，u减小，则d增大，管材费用增加，流动
阻力减小，动力消耗减小，操作费用减小；在允许 范围内，从长远利益考虑，一般选择管径较大者。
第三节 管内流体流动的基本方程式
二、流体运动的类型 1、有压流： 流体在压差作用下流动，流体各个过流断面的
整个周界都与固体壁相接触，没有自由表面，这种流体流 动为有压流。 2、无压流： 流体在重力作用下流动，流体各个过流断面的 部分周界与固体壁相接触，具有自由表面，这种流体流动 为无压流。 3、稳定流动：流体在管道中流动时，若任一点的流速、压 力等有关物理参数都不随时间改变，仅随位置改变，即 u=f(x，y，z)，ut=ut+△t，则这样的流动为稳定流动。 4、不稳定流动：流体在管道中流动时，若任一点的流速、 压力等有关物理参数不仅随位置改变，而且随时间发生部 分或全部改变，即u=f(x，y，z，t)，ut≠ut+△t，这样的流 动为不稳定流动
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。
流体动力学的基本概念和原理
流体动力学的基本概念和原理流体动力学是研究流体在运动中的行为和性质的学科。
它探究了流体的静力学、动力学以及其它相关问题。
本文将介绍流体动力学的基本概念和原理，包括流体的性质、力学原理和其应用。
一、流体的性质流体是指可以流动的物质，通常分为液体和气体两种状态。
液体具有固定体积和可变形状的特性，而气体具有可变体积和可变形状的特性。
流体具有以下基本性质：1. 静力学性质：包括流体的压强和密度等。
压强是单位面积上的力的作用，常用帕斯卡（Pa）作为单位；密度是单位体积上的质量，常用千克/立方米（kg/m³）作为单位。
2. 动力学性质：包括流体的运动速度和流量等。
运动速度是流体中某点在单位时间内通过该点的位移，常用米/秒（m/s）作为单位；流量是单位时间内通过某一横截面的流体体积，常用立方米/秒（m³/s）作为单位。
3. 黏性：流体的相对运动会产生内部的摩擦力。
黏性是流体抵抗剪切性变形的能力，通常用粘度来表示，其单位为帕斯卡秒（Pa·s）。
二、流体的力学原理流体动力学依赖于一些重要的力学原理，包括质量守恒定律、动量定律和能量守恒定律。
1. 质量守恒定律：它描述了在封闭系统中质量的守恒。
即在单位时间内通过某一横截面的流体质量相等于该段时间内流入和流出的质量之和。
2. 动量定律：流体动量变化率等于合外力的作用。
这个原理描述了流体在流动过程中受到的力和力的变化情况。
动量定律可以用来推导流体的运动方程和流体的受力情况。
3. 能量守恒定律：它讲述了能量的守恒。
流体在运动过程中一般存在着压力能、动能和重力势能等形式的能量，并且能量守恒定律可以用来分析流体在不同形式能量之间的转化。
三、流体动力学的应用流体动力学的应用广泛，以下是一些典型的应用领域：1. 工程应用：流体动力学可以应用于液体和气体的管道系统、水力发电、空气动力学等工程领域，通过分析流体的行为来优化系统设计和改进效率。
2. 生物医学：流体动力学在生物医学领域中的应用包括血液循环、呼吸系统等的研究，通过模拟和分析流体行为来了解生物体内部的生理过程。
流体力学基础知识
余热发电专业理论知识培训教材流体力学基础知识一、流体的物理性质1、流动性流体的流动性是流体的基本特征，它是在流体自身重力或外力作用下产生的。
这也是流体容易通过管道输送的原因2、可压缩性流体的体积大小会随它所受压力的变化而变化，作用在流体上的压力增加，流体的体积将缩小，这称为流体的可压缩性。
3、膨胀性流体的体积还会随温度的变化而变化，温度升高，则体积膨胀，这称为流体的膨胀性。
4、粘滞性粘滞性标志着流体流动时内摩擦阻力的大小，它用粘度来表示。
粘度越大，阻力越大，流动性越差。
气体的粘度随温度的升高而升高，液体的粘度随温度的升高而降低。
二、液体静力学知识1、液体静压力及其基本特性液体静压力是指作用在液体内部距液面某一深度的点的压力。
液体静压力有两个基本特性：①液体静压力的方向和其作用面相垂直，并指向作用面。
②液体内任一点的各个方向的静压力均相等。
2、液体静力学基本方程Ｐ＝Ｐa＋ρgｈ式中Pa----大气压力ρ-----液体密度上式说明：液体静压力的大小是随深度按线性变化的。
3、绝对压力、表压力和真空①绝对压力：是以绝对真空为零算起的。
用Pj表示。
②表压力（或称相对压力）：以大气压力Pa为零算起的。
用Pb表示。
③真空：绝对压力小于大气压力，即表压Pb为负值。
绝对压力、表压力、真空之间的关系为：Pj=Pa+Pb三、液体动力学知识1、基本概念①液体的运动要素：液体流动时，液体中每一点的压力和流速，反映了流体各点的运动情况。
因此，压力和流速是流体运动的基本要素。
②流量和平均流速：假定流体在流过断面时，其各点都具有相同的流速，在这个流速下所流过的流量与同一断面各点以实际流速流动时所流过的流量相当，这个流速称为平均流速，记作V。
单位时间内，通过与管内液流方向相垂直的断面的液体数量，称为流量。
流量可分为体积流量Qv和质量流量Qm。
Qv=V AQm=ρV A③稳定流和非稳定流：稳定流是指流体流速和压力不随时间的变化而变化的流动，反之则为非稳定流。
流体的运动方程及其应用
流体的运动方程及其应用在物理学中，液体和气体统称为流体。
流体的运动是一种常见的现象，涉及到许多实际应用。
本文将介绍流体的运动方程以及它们在实际中的应用。
一、流体的基本性质在深入讨论流体的运动方程之前，我们先来了解一些流体的基本性质。
流体具有两个主要的性质，即质量密度和粘性。
质量密度表示单位体积中的质量，通常用ρ表示。
粘性是指流体抵抗变形的能力，通常用η表示。
二、流体的守恒性质在流体力学中，有两个重要的守恒性质，即质量守恒和动量守恒。
质量守恒表明在一个封闭的系统中，质量是不会发生净变化的。
动量守恒则表示在没有外力作用下，系统的总动量将保持不变。
三、连续性方程连续性方程是描述流体运动的基本方程之一。
它建立了流体运动与流体质量守恒之间的关系。
连续性方程可以表示为：∇·(ρv) + ∂ρ/∂t = 0其中，∇表示梯度，ρ表示质量密度，v表示流体的速度矢量，t表示时间。
这个方程说明了当流体在一个闭合系统中运动时，流体质量的变化率等于通过系统边界的流体质量流量。
四、动量方程动量方程描述了流体运动的力学性质。
它可以分为欧拉动量方程和纳维-斯托克斯方程两种形式。
欧拉动量方程是以欧拉坐标系为基础的方程。
它可以表示为：∂v/∂t + (v·∇)v = -∇p/ρ + g其中，v表示流体的速度矢量，∇表示梯度，p表示压强，ρ表示质量密度，g表示重力加速度。
纳维-斯托克斯方程是以固定坐标系为基础的方程。
它可以表示为：ρ(∂v/∂t + (v·∇)v) = -∇p + η∇²v + ρg其中，v表示流体的速度矢量，∇表示梯度，p表示压强，ρ表示质量密度，η表示粘性系数，g表示重力加速度。
五、流体运动的应用流体的运动方程在实际中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 管道流动：通过应用流体的连续性方程和动量方程，我们可以研究液体或气体在管道中的流动情况，从而优化管道系统的设计和维护。
流体力学知识点总结
流体力学11.1 流体的基本性质1)压缩性流体是液体与气体的总称。
从宏观上看，流体也可看成一种连续媒质。
与弹性体相似，流体也可发生形状的改变，所不同的是静止流体内部不存在剪切应力，这是因为如果流体内部有剪应力的话流体必定会流动，而对静止的流体来说流动是不存在的。
如前所述，作用在静止流体表面的压应力的变化会引起流体的体积应变，其大小可由胡克定律描述。
大量的实验表明，无论气体还是液体都是可以压缩的，但液体的可压缩量通常很小。
例如在500个大气压下，每增加一个大气压，水的体积减少量不到原体积的两万分之一。
同样的条件下，水银的体积减少量不到原体积的百万分之四。
因为液体的压缩量很小，通常可以不计液体的压缩性。
气体的可压缩性表现的十分明显，例如用不大的力推动活塞就可使气缸内的气体明显压缩。
但在可流动的情况下，有时也把气体视为不可压缩的，这是因为气体密度小在受压时体积还未来得与改变就已快速地流动并迅速达到密度均匀。
物理上常用马赫数M来判定可流动气体的压缩性，其定义为M=流速/声速，若M2<<1，可视气体为不可压缩的。
由此看出，当气流速度比声速小许多时可将空气视为不可压缩的，而当气流速度接近或超过声速时气体应视为可压缩的。
总之在实际问题中若不考虑流体的可压缩性时，可将流体抽象成不可压缩流体这一理想模型。
2)粘滞性为了解流动时流体内部的力学性质，设想如图10.1.1所示的实验。
在两个靠得很近的大平板之间放入流体，下板固定，在上板面施加一个沿流体表面切向的力F 。
此时上板面下的流体将受到一个平均剪应力F/A 的作用，式中A 是上板的面积。
实验表明，无论力F 多么小都能引起两板间的流体以某个速度流动，这正是流体的特征，当受到剪应力时会发生连续形变并开始流动。
通过观察可以发现，在流体与板面直接接触处的流体与板有相同的速度。
若图10.1.1中的上板以速度u 沿x 方向运动下板静止，那么中间各层流体的速度是从0（下板）到u （上板）的一种分布，流体内各层之间形成流速差或速度梯度。
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1.2.3 流体的粘性
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。
气体：气体分子的随机运动范围 大，流层之间的分子交换频 繁。两层之间的分子动量交 换表现为力的作用，称为表 观切应力。
流体的粘性就是由内摩擦产生， 是两层流体间分子内聚力和 分子动量交换的宏观表现。 液体粘性主要取决于分子间 的引力，气体粘性主要取决 于分子的热运动。
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边界不可滑移条件
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1.2.3 流体的粘性
牛顿内摩擦定律
两板之间速度存在线性分布：
u( y) Uy / b
剪应力与流体变形率成正比：
F U /b
A
牛顿粘性(内摩擦)定律：粘性切应力
壁面不滑移假设
由于流体的易变形性，流体 与固壁可实现分子量级的粘附 作用。通过分子内聚力使粘附 在固壁上的流体质点与固壁一 起运动。即：流体与固体表面 可实现分子量级的接触，达到 表面不滑移。
• 库仑实验间接地验证了壁面不滑移假设； • 壁面不滑移假设已获得大量实验证实，被称为壁面不 滑移条件 (no-slip condition)。
1.2.3 流体的粘性
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。
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1.2.3 流体的粘性
• 常温常压下水的动力粘度是空气的55.4倍
水
1103 Pa s 0.01P
空气 1.8105 Pa s 0.00018P
• 常温常压下空气的运动粘度是水的15倍
水 1106 m2 / s 0.01cm2 / s
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第一章 流体的基本性质
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1.1 流体的定义
流体的定义：在任何微小的剪切力的作用下都能 够发生连续变形的物质称为流体。通俗的说法 就是，能够流动的物质叫流体。
A fluid is a substance which deforms continuously under the application of a shear stress.
与速度梯度成正比，比例系数称粘
性系数(coefficient of viscosity)，也称
为动力粘度。
du
dy
#与固体的虎克定律作对比： f = kx
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1.2.3 流体的粘性
粘度
μ的全称为动力粘度(dynamic viscosity),根据牛顿粘性定律可得:
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。
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du dy
单位： 牛顿 秒 / 米2＝N s / m2 kg /(s m) 帕 秒＝Pa s
工程中常常用到运动粘度(kinematic viscosity)用下式表示:
＝ Biblioteka 单位： 米2 / 秒 m2 / s
这里， 是流体密度， 单位： 千克 / 米3 kg / m3
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。
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1.2.2 流体的易变形性
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
1.2.1 流体的易流动性
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。
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1.2.3 流体的粘性
流体的粘性：流体流动时产生内摩擦力的性质称为流体的粘性。 流体内摩擦的概念最早由牛顿(I. Newton, 1687)提出。由库仑 (C.A. Coulomb, 1784)用实验得到证实。
库仑把一块薄圆板用细金属丝 平吊在液体中，将圆板绕中心转 过一角度后放开，靠金属丝的扭 转作用，圆板开始往返摆动，由 于液体的粘性作用，圆板摆动幅 度逐渐衰减，直至静止。库仑分 别测量了普通板、涂腊板和细沙 板，三种圆板的衰减时间。
空气 15105 m2/s 0.15cm2/s
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1.2 流体的特性
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)
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1.2.3 流体的粘性
三种圆板的衰减时间均相等。
库仑得出结论: 衰减的原因，不是圆板与液体之间的相 互摩擦 ，而是液体内部的摩擦 。
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1.2.3 流体的粘性
壁面无滑移条件(no-slip condition)