冶金传输原理-第1章 流体的主要物理性质
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影响ν的因素： 影响ν的因素： 1、物质种类； 物质种类；
(1.13)
运动粘度/ /s，又称“动量扩散系数” ν——运动粘度/ m2/s，又称“动量扩散系数”。 运动粘度
气体：T ↑⇒ µ ↑; 2、温度 液体：T ↑⇒ µ ↓ .
1.4 流体的粘性和内摩擦定律
µ/10-3×Pa·s µ/10-3×Pa·s
第1章 流体的主要物理性质
1.1 流体的概念及连续介质模型 1.1.1 流体的概念 流体--不能保持一定的形状，有很大的流动性， 流体--不能保持一定的形状，有很大的流动性，能够流动的物 --不能保持一定的形状 体。 气体、液体只能受压力，不能抵抗拉应力、切应力， 气体、液体只能受压力，不能抵抗拉应力、切应力，在切应力 下连续变形， 流动。 下连续变形，即流动。 1.1.2 连续介质模型 连续介质—把流体视为充满其占有空间、 连续介质 把流体视为充满其占有空间、由大量的没有间隙存 把流体视为充满其占有空间 在的流体质点所组成的连续介质。 在的流体质点所组成的连续介质。 只研究宏观性质，不研究微观性质。 只研究宏观性质，不研究微观性质。 注：①只适用于宏观情况，假设取微单元时，仍为连续。 只适用于宏观情况，假设取微单元时，仍为连续。 ②各种物理量是空间和时间的连续函数。 各种物理量是空间和时间的连续函数。
(1wenku.baidu.com11)
(1.10)
式中，τ — 粘性力（或粘性动量通量） ;
µ —动力粘度，Pa ⋅ s
1.4 流体的粘性和内摩擦定律 1.4.3 粘度
µ=
τ
du dy
(1.12)
表示速度梯度为1 µ——表示速度梯度为1单位时，单位面积上摩擦力的大小。 表示速度梯度为 单位时，单位面积上摩擦力的大小。
µ 定义：ν = ρ
τ v 慢层 —— y
快层 V+dv τ
1.4 流体的粘性和内摩擦定律 1.4.2 牛顿粘性定律 牛顿粘性定律——流层间粘性阻力正比于速度梯度、接触面积。 流层间粘性阻力正比于速度梯度、接触面积。 牛顿粘性定律 流层间粘性阻力正比于速度梯度
du F∝A dy
F du τ = = ±µ A dy
du F = µA dy
1.4 流体的粘性和内摩擦定律 理想流体：无粘性流体， =0。 理想流体：无粘性流体，μ=0。
学习要点、 学习要点、作业 学习要点： 学习要点： 作业： 作业： P13～14: 题3 题4 (5×10-9Pa); (5×
题5(τ = 0.61N
m
2
);
思考题 1、何谓流体的压缩性和膨胀性？ 何谓流体的压缩性和膨胀性？ 2、何谓流体的粘性？流体的粘性与流体的宏观运动是否有关？ 何谓流体的粘性？流体的粘性与流体的宏观运动是否有关？ 静止流体是否有粘性？静止流体内部是否有粘性切向应力？ 静止流体是否有粘性？静止流体内部是否有粘性切向应力？ 3、什么是理想流体？引入这一概念有什么意义？ 什么是理想流体？引入这一概念有什么意义？ 4、什么是动力粘性系数和运动粘性系数？两者的关系如何？ 什么是动力粘性系数和运动粘性系数？两者的关系如何？ 5、试从传输基本定律出发说明动量、热量及质量三种传输现象的 试从传输基本定律出发说明动量、 类似性。 类似性。 6、试分析粘性力和动量通量的关系。 试分析粘性力和动量通量的关系。
V
= 1.5×10−4 K −1)
1.3.2 气体的压缩性和膨胀性 理想气体状态方程 ：PV=RT J/（mol·K) K)为气体常数 式中 R=8.3143 J/（mol K)为气体常数 注意几个概念： 注意几个概念： 不可压缩流体： （1）不可压缩流体：等温压缩率kT、体胀系数αV很小，可忽略， 很小，可忽略， ρ、γ可视为常数； 可视为常数； 较大，不可忽略， 可压缩流体： （2）可压缩流体：等温压缩率kT、体胀系数αV较大，不可忽略， ρ、γ不是常数； 不是常数；
1.4 流体的粘性和内摩擦定律 1.4.1 粘性 粘性——流体抵抗剪切变形的能力（阻碍两相邻流体层作相 流体抵抗剪切变形的能力（ 粘性 流体抵抗剪切变形的能力 对运动的能力） 对运动的能力） 产生原因：分子掺混，分子间引力. 产生原因：分子掺混，分子间引力. 粘性阻力（内摩擦力） 粘性阻力（内摩擦力） 由粘性产生的作用力 无滑移边界——紧贴壁面 v=0的流层 =0的流层
1.2 流体的主要物理性质 密度ρ 密度ρ：kg/m3 重度γ：N/m3 重度γ 比体积v：m3/kg 比体积v (γ =ρg)
1.3 流体的压缩性和膨胀性 1.3.1 液体的压缩性和膨胀性
等温压缩率
1 ∆V kT = − V ∆P T
(1.8)
单位是Pa kT——单位是Pa－1，表示增加单位压力时流体体积的相对变化 量。 “－”：压力增加时体积缩小，加上负号后， kT永远为正值。 － 压力增加时体积缩小，加上负号后， 永远为正值。 (例子：水在0℃时，5个大气压下， kT 例子：水在0 个大气压下，
= 0.539×10−9 Pa−1)
1.3 流体的压缩性和膨胀性 体胀系数
1 ∆V αV = V ∆T P
(1.9)
单位是K αv ——单位是K－1，表示温度升高 单位是 1K时 流体体积的相对增加量。 1K时，流体体积的相对增加量。 (例子：水在10 20℃时， 例子：水在10—20℃ 例子 10 20℃时 α
(1.13)
运动粘度/ /s，又称“动量扩散系数” ν——运动粘度/ m2/s，又称“动量扩散系数”。 运动粘度
气体：T ↑⇒ µ ↑; 2、温度 液体：T ↑⇒ µ ↓ .
1.4 流体的粘性和内摩擦定律
µ/10-3×Pa·s µ/10-3×Pa·s
第1章 流体的主要物理性质
1.1 流体的概念及连续介质模型 1.1.1 流体的概念 流体--不能保持一定的形状，有很大的流动性， 流体--不能保持一定的形状，有很大的流动性，能够流动的物 --不能保持一定的形状 体。 气体、液体只能受压力，不能抵抗拉应力、切应力， 气体、液体只能受压力，不能抵抗拉应力、切应力，在切应力 下连续变形， 流动。 下连续变形，即流动。 1.1.2 连续介质模型 连续介质—把流体视为充满其占有空间、 连续介质 把流体视为充满其占有空间、由大量的没有间隙存 把流体视为充满其占有空间 在的流体质点所组成的连续介质。 在的流体质点所组成的连续介质。 只研究宏观性质，不研究微观性质。 只研究宏观性质，不研究微观性质。 注：①只适用于宏观情况，假设取微单元时，仍为连续。 只适用于宏观情况，假设取微单元时，仍为连续。 ②各种物理量是空间和时间的连续函数。 各种物理量是空间和时间的连续函数。
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(1.10)
式中，τ — 粘性力（或粘性动量通量） ;
µ —动力粘度，Pa ⋅ s
1.4 流体的粘性和内摩擦定律 1.4.3 粘度
µ=
τ
du dy
(1.12)
表示速度梯度为1 µ——表示速度梯度为1单位时，单位面积上摩擦力的大小。 表示速度梯度为 单位时，单位面积上摩擦力的大小。
µ 定义：ν = ρ
τ v 慢层 —— y
快层 V+dv τ
1.4 流体的粘性和内摩擦定律 1.4.2 牛顿粘性定律 牛顿粘性定律——流层间粘性阻力正比于速度梯度、接触面积。 流层间粘性阻力正比于速度梯度、接触面积。 牛顿粘性定律 流层间粘性阻力正比于速度梯度
du F∝A dy
F du τ = = ±µ A dy
du F = µA dy
1.4 流体的粘性和内摩擦定律 理想流体：无粘性流体， =0。 理想流体：无粘性流体，μ=0。
学习要点、 学习要点、作业 学习要点： 学习要点： 作业： 作业： P13～14: 题3 题4 (5×10-9Pa); (5×
题5(τ = 0.61N
m
2
);
思考题 1、何谓流体的压缩性和膨胀性？ 何谓流体的压缩性和膨胀性？ 2、何谓流体的粘性？流体的粘性与流体的宏观运动是否有关？ 何谓流体的粘性？流体的粘性与流体的宏观运动是否有关？ 静止流体是否有粘性？静止流体内部是否有粘性切向应力？ 静止流体是否有粘性？静止流体内部是否有粘性切向应力？ 3、什么是理想流体？引入这一概念有什么意义？ 什么是理想流体？引入这一概念有什么意义？ 4、什么是动力粘性系数和运动粘性系数？两者的关系如何？ 什么是动力粘性系数和运动粘性系数？两者的关系如何？ 5、试从传输基本定律出发说明动量、热量及质量三种传输现象的 试从传输基本定律出发说明动量、 类似性。 类似性。 6、试分析粘性力和动量通量的关系。 试分析粘性力和动量通量的关系。
V
= 1.5×10−4 K −1)
1.3.2 气体的压缩性和膨胀性 理想气体状态方程 ：PV=RT J/（mol·K) K)为气体常数 式中 R=8.3143 J/（mol K)为气体常数 注意几个概念： 注意几个概念： 不可压缩流体： （1）不可压缩流体：等温压缩率kT、体胀系数αV很小，可忽略， 很小，可忽略， ρ、γ可视为常数； 可视为常数； 较大，不可忽略， 可压缩流体： （2）可压缩流体：等温压缩率kT、体胀系数αV较大，不可忽略， ρ、γ不是常数； 不是常数；
1.4 流体的粘性和内摩擦定律 1.4.1 粘性 粘性——流体抵抗剪切变形的能力（阻碍两相邻流体层作相 流体抵抗剪切变形的能力（ 粘性 流体抵抗剪切变形的能力 对运动的能力） 对运动的能力） 产生原因：分子掺混，分子间引力. 产生原因：分子掺混，分子间引力. 粘性阻力（内摩擦力） 粘性阻力（内摩擦力） 由粘性产生的作用力 无滑移边界——紧贴壁面 v=0的流层 =0的流层
1.2 流体的主要物理性质 密度ρ 密度ρ：kg/m3 重度γ：N/m3 重度γ 比体积v：m3/kg 比体积v (γ =ρg)
1.3 流体的压缩性和膨胀性 1.3.1 液体的压缩性和膨胀性
等温压缩率
1 ∆V kT = − V ∆P T
(1.8)
单位是Pa kT——单位是Pa－1，表示增加单位压力时流体体积的相对变化 量。 “－”：压力增加时体积缩小，加上负号后， kT永远为正值。 － 压力增加时体积缩小，加上负号后， 永远为正值。 (例子：水在0℃时，5个大气压下， kT 例子：水在0 个大气压下，
= 0.539×10−9 Pa−1)
1.3 流体的压缩性和膨胀性 体胀系数
1 ∆V αV = V ∆T P
(1.9)
单位是K αv ——单位是K－1，表示温度升高 单位是 1K时 流体体积的相对增加量。 1K时，流体体积的相对增加量。 (例子：水在10 20℃时， 例子：水在10—20℃ 例子 10 20℃时 α