工程流体力学第一章

工程流体力学第一章知识点分享~内容涵盖理想，模型，性质，可压缩流体与不可压缩流体。粘性，表面张力，毛细现象。

流体

• 定义
  • 受微小剪切力而连续变形的物质
• 特征
  • 分子数少，分子间隙大、分子间作用力小、没有固定形状
• 理想模型
  • 连续介质假设
    • 无限多连续分布流体质点(微团)
  • 适用范围
    • 特征尺度>>分子自由程
• 性质
  • 密度
    • ρ=m/V
  • 重度
    • γ=G/V=ρg
  • 比重/比密度
    • S=γ/γ(H₂O)=ρ/ρ(H₂O)
  • 比容
    • v=1/ρ
  • 压缩性
    • 温度保持不变时，单位压力增量引起的流体体积的相对缩小量
    • 体积弹性模量E，越大越难压缩
  • 膨胀性
    • 压力保持不变，温度升高1K所引起的流体体积的相对增加量
• 理想气体状态方程：pν=RT p=ρRT
  • p为气体的绝对压力；ν为气体的比容
• 可压缩流体与不可压缩流体
  • 可压缩流体
    • 流体密度随温度、压强变化不能忽略
  • 不可压缩流体
    • 流体密度随温度、压强变化很小，可忽略
  • 马赫数M=u/a
    • u为气体流速；a为当地音速
    • M<0.3不可压缩
    • M≥0.3可压缩
  • 流体密度变化率
    • 密度变化率小于3%~5%可作为不可压缩流体
• 黏性
  • 定义
    • 流体在流动时，流体内部质点间或流层间，因相对运动而产生内摩擦力，以抵抗其相对运动的性质
  • 牛顿内摩擦定律
    • • μ为动力黏性系数或动力黏度
    • 黏性切应力
    • 运动黏度
      • ν=μ/ρ
  • 影响因素
    • 压力↑黏性↑
    • 温度
      • 气体
        • 温度↑黏性↑
      • 液体
        • 温度↑黏性↓
  • 理想流体
    • μ=0 或 速度梯度为零
  • 牛顿流体
• 表面张力
  • 成因
    • 分子内聚力
  • 拉普拉斯公式
    • △p=σ(1/R₁-1/R₂)
      • σ为表面张力系数(N/m)，R为曲率半径
• 毛细现象
  • 表面张力使管内液体出现升高或下降的现象，称之为毛细现象
  • 根本原因
    • 液体表面张力的作用以及液体对固体壁面的湿润性能
  • • 内聚力<附着力 液体沿固体上升，θ<π/2
    • 内聚力>附着力 液体沿固体下降，θ>π/2
    • θ：液体表面的切面与固体壁在液体内部所夹的角，与液体、气体的种类、管壁材料等相关
  • 毛细管中液柱高度
    • h=4σcosθ/ρgd