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- z1 r+ M# S) h8 j! ~9 {
一、流体的物理性质
' b9 J( H6 }$ W" Q0 {5 i/ _ f1 F. {! g 1．连续介质假定 4 j3 r, O4 X1 d. T
（1）将流体视为由无数微团或质点组成的密集而无间隙的连续介质；
8 S( {- }" t" r H% y （2）连续性假设并不是在任何情况下都适用，如高真空下的气体就不能视为连续介质。
, Y; c$ i8 z; t! N; q 2．流体的密度和比容 3 u d7 s+ ~* l
（1）密度的定义与性质 * D) [$ @* `& e6 j( L- D9 J( R4 R
流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。 / L3 y# Q: j3 x
: j6 ?' X5 `6 w. s/ [$ V, l
比体积是指密度的倒数，以符号υ表示，它是指单位质量流体所占有的体积，即 # k! y9 }2 S& O! G- l; P+ h- P
9 C% p0 e4 X: J/ U# \ 液体的密度随着压力和温度的变化很小，一般可忽略不计，因此ρ＝常数。气体的密度随温度、压力改变较大。低压气体的密度可近似按理想气体状态方程计算 . D8 @ M9 f# f& B3 T% T3 B5 x# ]; r
7 x1 A9 y9 l. c2 R$ V% H 高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
3 q' M$ d* M/ {2 x* ]' {, G1 ?6 Y （2）流体混合物的密度
' L4 J3 D# W1 v ①液体混合物的组成常用质量分数表示。以1kg液体混合物为基准，设各个组分在混合前后体积不变（理想溶液），则1kg混合物的体积等于各组分单独存在时体积之和，即
* l* q/ v+ Y, p2 P : i( P3 H* |' r* F
ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3； 4 C1 y) Q/ a* [) J: q
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。
) ]9 s6 _' ]2 A ②气体混合物的组成常用体积分数φ表示。以1m3气体混合物为基准，各组分的质量分别为φAρA，φBρB，φnρn，则1m3气体混合物的质量等于各组分质量之和，即
+ T" B8 R& i1 u- S/ M6 _ ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
9 w0 ?. j6 L+ F8 ]' A2 k φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
. c# t+ C# ~* E9 c/ Z 3．流体的膨胀性和压缩性 I: J; p1 T# y0 f8 `9 }7 J+ l
（1）膨胀性 3 J. m- X l. F
流体的膨胀性是指流体温度升高时其体积会增大的性质。膨胀性的大小用体积膨胀系数α表示。 9 c* B: p& _ g$ p0 v
6 L1 Q* l. B( f" x; X; v dT——流体温度的增量，K； % K$ a4 G' t* V( k$ _0 d* k6 N2 j
dv/v——流体体积的相对变化量。
6 X" D1 t1 k+ R G; a 液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。 3 k& j! U. D" C; H4 e, G, }
（2）可压缩性 s7 U- ?: l% X$ m- C, V+ L* V
可压缩性是指流体受压力作用其体积会减小的性质。流体可压缩性的大小用体积压缩系数β来表征。 . g3 O. r0 G2 ~; c' b+ j
8 l9 L* \* A1 ?0 m8 M) d& L% t 负号表示dv与dp的变化方向相反。 + i( V% h! O' m4 e) N0 Y
由于ρv＝1，故上式又可以写成
3 F# T$ }. d- Y3 h2 e 3 B% E7 L7 m8 C0 g% R/ o$ X! ~
由β的表达式知，β值越大，流体越容易被压缩；反之，不易被压缩。
* {9 Z# @; e. P3 |- m6 {9 w2 z0 V 4．流体的黏性 , C; c0 F; e4 V6 C5 l
（1）牛顿黏性定律
; L) i5 I, T/ O6 M" c! r 流体在运动时，任意相邻流体层之间存在着抵抗流体变形的作用力，称为剪切力（内摩擦力）。流体的黏性是指流体所具有的在其内部产生阻碍自身运动的特性。
9 `6 r# _) e% [: L9 i: [ ①黏性的产生原因
7 b, Y! A% }' K- P0 e a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力；
2 K( D s2 ]2 ?! B& y b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。
8 o( H" P2 t; S' ^ ②牛顿黏性定律 ) A9 P1 y7 q( {2 D9 V t% j( ~
* R+ }0 u' f% S% W6 G
τ——剪应力或内摩擦力，N/m2； 9 o3 w! F6 Z6 @7 Z( ^: \
μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s； $ H: Z- w3 A9 e9 d2 ]
dux/dy——速度梯度，1/s。
# {- V6 z# w& [' _ g 负号表示τ与速度梯度的方向相反。
& @' R1 ?2 i' }9 s. O2 O6 _9 w8 w6 V （2）流体的黏度 4 S; q6 u0 Q9 v/ x5 K
μ表示单位速度梯度下流体的内摩擦力，它直接反映了流体内摩擦力的大小。在SI制中，μ的单位为N·s/m2或Pa·s。以前单位有泊（P）或厘泊（cP），换算关系为：1Pa·s＝10P＝1000cP。 ' M( l. H( h& B$ P( ` f' g
运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
# g& w1 b' W6 S. k/ }" O % m: V( t" l6 p0 B2 P& X: z0 @# A
在SI制中，ν的单位为m2/s，其非法定单位为cm2/s（St），它们的关系为
( J* D3 q/ @1 B, m 1St＝100cSt＝10－4m2/s " j+ R# ]2 f: o6 S; H" F
当温度升高或压力降低时，液体黏度降低；温度降低、压力升高时，液体黏度增大。当温度升高时，气体黏性增大；当压力提高时，气体黏度减小。 0 W8 `0 Q5 v& r
（3）理想流体与黏性流体
) U8 o0 S6 y% D# a. b4 T 黏性流体或实际流体是指具有黏性的流体。理想流体是指假想的、完全无黏性（μ＝0）的流体。
, U4 _) ]5 r$ T* [ 二、流体静力学 & ]9 g' F& _/ A- C1 O# h
1．静止流体的压力特性
' q1 l0 J. J, b9 J4 U7 G: T （1）静压力的定义 % R% X- [ [+ P1 e, u% m
静止流体内部没有剪应力，只有法向应力。静压力是指法向应力，以p表示。
" W4 s1 L/ `7 w- X5 F* S5 x; q* E （2）静压力的特性
" i& I& |; }6 l4 P+ T ①流体静压力垂直于其作用面，其方向为该作用面的内法线方向；
5 x+ c1 x# s4 u& W; ? ②静止流体中任意一点处的静压力的大小与作用面的方位无关，即同一点上各方向作用的静压力值相等。 4 \; W" k3 g) a4 X
（3）静压力的单位 ! Y8 |' R7 M e9 `
在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。 5 a! G; {2 t) I7 b F: M% r
一些常用压力单位之间的换算关系如下： ( U0 @! ^' S Q) W9 p; Q/ K5 h& S
" s7 V' I+ o$ Q# o
% Y& I7 ^, B+ T8 j p
8 i( N1 s: G6 f8 F) Z, P
2 k ^2 y( c( t. }; i$ Z E
- R1 J* L$ ~! j0 f; S | 
