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第一章流体属性及静力学.pdf

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第一章 流体属性及静力学 第一章 流体属性及静力学 §1-1 流体定义及连续介质假定 §1-2 流体的密度、重度和粘性 §1-3 流体的其他属性 §1-4 作用于流体上的力 §1-5 流体静压力特性及静止流体中压 力变化规律 §1-6 静止流体作用在壁面上的力 第一章 流体属性及静力学 重点:连续介质模型,流体的粘性, 作用于流体上的力,静压力的特性,静 止流体对壁面的作用力 难点:流体的粘性,压力体 本章讲述内容主要包括:连续介质模型, 流体的密度、重度,流体的粘性,作用于 流体上的质量力、表面力,流体静压力特 性,静止流体对壁面的作用力等等。 第一章 流体属性及静力学 §1-1 流体定义及连续介质假定 一、流体的定义和特征 流体(Fluid)的定义:易流动 (Fluidity )的物质。 流体按其存在的物理形态分为气体和液体。 主要特点:易流动、易变形。静止时不能承受剪切 力,无论剪切力多么小,在足够的时间内能够产生较大 变形。 原因:组成流体的各个微团之间的内聚力很小 气体(Gas) :易压缩、无自由液面、充满整个空间。 液体(Liquid) :不易压缩、有自由液面。 建立模型时重要:如船舶、潜艇与飞机,液面、压 缩性;满或不满液货舱;贴近水面飞行的飞机。 第一章 流体属性及静力学 思考: 流体是哪样一种物质: a.不断膨胀,直到充满任一容器 b.实际上是不可压缩的 c.不能承受切应力 d.在任一切应力作用下不能保持静止 第一章 流体属性及静力学 二、流体质点: 流体质点:体积为无穷小的流体微团。 流体力学所选取的质点的运动是大量分子的统计平 均特性,具有一定的质量、速度等等。 三、连续介质假设(Continuous medium hypothesis) 假设:认为流体是由连续分布的流体质点所组成。 不考虑分子间存在的空隙。 理解该假设的关键:流体质点 第一章 流体属性及静力学 1. 所取的质点与流体运动区间的尺度相比, 应足够小。(水杯:乒乓球,扣子,水滴, 钢笔点,几 十个分子) 2. 所取的质点与微观分子相比,应足够大。 太小、太大都不能保证连续。 第一章 流体属性及静力学 如果太小,小得相当于分子、原子的尺寸, 分子、原子间隙的存在导致不连续,并且微团 内跑掉几个分子、原子,就影响了质点的质量 其它质点的统计平均特性。 如果太大,比如计算教室内空气流动的速度 分布,如果取横梁隔成的空气团为质点,速度 分布肯定不均匀,是分段分布函数,不连续。 那么,取多大合适呢?以教室为例、以海洋 流动为例。 第一章 流体属性及静力学 既然流体是连续分布的,就可用连续性函数 B(x,y,z,t)描述流体质点物理量的空间分布和 时间变化;由物理学基本定律建立流体运动微 分或积分方程,并用连续函数理论求解方程。 思考: 以下流动状态,哪两种可以假设为连续介质: a.分子自由流动,b.气体流动,c.完全真空, d.液体流动, e.稀薄气体流动(Rarified gas) 第一章 流体属性及静力学 答案:b、d
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