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' T( f k% J- t* X8 w& W3 i' U# W8 Q" c 一、流体的物理性质
$ z o& e& M, O3 L& F) Z+ X# } 1．连续介质假定 / V' ^2 d# V& j4 I+ _8 X
（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；
* V+ q# Z4 w1 p$ `$ l （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。
3 i$ s# |9 }$ D( F& l/ ` 2．流体的密度和比容 ' B8 s# E6 ^9 [6 p; Q% k
（1）密度的定义与性质 0 u/ r/ ~# n5 z5 J0 e: Q' ~
流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。 ; w* I* S# D9 C& R9 W* d; O1 i+ o
# {/ g8 H2 V C
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 / c. Z D9 h' d S; G- ^! t. e
) a r" g3 f* G 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
3 s9 o$ j' e6 W( ?1 `, r( V ( Z: D! b- }4 G0 y3 ^% g% u$ W
高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
$ S, F1 p0 `* @1 T$ D4 K% z+ q （2）流体混合物的密度
' X! D9 i; B6 ?+ l 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 7 x/ ]8 u# Q' I# X
4 h3 L$ v- t6 T4 t: h9 O
ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3；
" l# E7 s2 W/ j8 \9 L& P1 T7 D ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。
7 d+ @8 O- A' [4 k) D 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 ' ]6 h; k# l# D( E3 X3 V3 @
ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
0 o9 t+ q: V9 W. R. {! V) z φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
1 V+ @2 q( [6 t1 q% b# r 3．流体的膨胀性和压缩性 * `3 s) P7 E9 c+ ]0 {
（1）膨胀性
& x0 k% R& q8 P 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。
1 z8 T* w6 i! I% m
3 c* I) s( ?: ^) p3 C8 t ` dT——流体温度的增量，K；
. F E; ~' f5 a8 U2 @% _ dv/v——流体体积的相对变化量。
1 ~; L) T& T7 d* t 液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。 7 {8 l. u2 _ b2 E1 Z( y5 Y
（2）可压缩性 2 ?8 ^) J; o% ~$ p# x' X
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。 # A% a9 {3 G- @, K% i
: K, R- o( d! N& v I7 ? 负号表示dv与dp的变化方向相反。 ) Y p* X. l$ B4 B% f% M
由于ρv＝1，故上式又可以写成
0 Q$ p6 z7 ~# A* y/ Z
9 L3 `/ y: T7 h- M* y 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。
5 d; w' W# o( K1 y 4．流体的黏性
- N3 I) F+ U: d% h: _: s （1）牛顿黏性定律 1 R/ j) q$ V: w' O; O9 U
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。 ] d7 R0 D3 h- U& q8 S
①黏性的产生原因
. U# p5 }8 h1 q" H5 r a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力； ) y" h1 R: G K* j" U3 z, i# z9 \
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。
a" m; u5 E N2 E% x% c ②牛顿黏性定律 $ t+ d, ~ Z' ?6 s
+ l" L; v6 B4 g6 n" _
τ——剪应力或内摩擦力，N/m2；
- m! T1 F& i- u! f& K- D μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s；
3 x! y+ A# `9 L! O+ h dux/dy——速度梯度，1/s。
; X# E8 ~: d/ O9 [' }5 K 负号表示τ与速度梯度的方向相反。
3 t0 J. |7 U; [* i! G# @& Z （2）流体的黏度 2 K" T9 m+ ~2 r
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。 ; g0 W8 y* G1 Q& b% i
运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
- u5 I0 H# D1 O9 V d" }) z+ @7 \0 p( r: d
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
, r, p6 F1 U3 o! J/ Y V4 x 1St＝100cSt＝10－4m2/s
& ^- W5 F q4 C 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。
1 B4 E' ]; Z( V: @ （3）理想流体与黏性流体
7 r& q6 D `; p) J4 m 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。
# `: n% T$ w. f; j2 Z. W; S 二、流体静力学 0 R. v/ l& x, A p
1．静止流体的压力特性 0 p. W3 r$ o3 }) h7 j" P5 H
（1）静压力的定义 4 V( Y5 w$ d7 a- g1 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。
7 `% Q" f$ e4 r. P s; r7 O （2）静压力的特性
, @- N6 |0 k6 r- T$ J6 f' @! ~/ R 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；
% } D" {/ u8 K8 M4 Z 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。 $ K1 z' D" X& k7 g c( ^
（3）静压力的单位 4 E$ U1 g. Z8 T2 c% g' L. P
在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。
6 g9 O/ n' q, N" U% d/ n! n5 g. i 一些常用压力单位之间的换算关系如下： : M! R% E. W# [" E) @( x
8 w) g8 a- B1 D5 y2 ^% K
$ m! L/ j: @$ C' Q7 s% Z. T1 ]: \; k
/ }% e5 w0 Y+ Q. f0 K; t# z% Z
4 d# `4 R( u7 Y5 S! o | 
