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a; Y8 `0 a' L 一、流体的物理性质 4 ?8 ?. P8 h X* w7 o5 \
1．连续介质假定 : o. E" e" x, [* `/ V( }2 S
（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；
% y( a# u: Y, Z- I4 z （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。 : u/ m+ U d d. d8 p. {' u
2．流体的密度和比容 & H2 H, D$ U; l, o7 A
（1）密度的定义与性质
; a$ t+ J- V: c" B 流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。
, M' F3 o8 @, h: J* g 8 M* b+ V( x7 `5 c# V
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
) U9 I6 S" z0 X0 z
* O7 f; i( t, |7 e+ M 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
8 G* b" C" v: m5 {: d, x' B " C; r6 C/ D0 \" d
高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
7 T# S$ g% E- R4 {+ m （2）流体混合物的密度 2 F0 T* U; c5 T
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
4 \8 H7 D+ t1 `- d4 ~* N
4 y, I z3 G4 Q R+ E$ ]- e) [ ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3； $ \, P( {) h+ F j9 A! c. ^
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。 7 G' d" E8 ^" H2 M+ g
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 - q& Y: n$ N- s3 v
ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn + e3 W8 Z5 Z$ |' \1 N; t
φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。 4 q E E0 _6 G
3．流体的膨胀性和压缩性
' c# @. n3 Q j9 D3 [ C （1）膨胀性
: p a8 \9 c+ |" X* R8 o/ K 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。 ' S: w+ \; Q7 d$ K
+ K" ^2 x+ e. J( p3 n dT——流体温度的增量，K； q5 d) q7 c3 V! u) `
dv/v——流体体积的相对变化量。
: d; x7 D; K& | I7 z1 q0 j 液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。
4 w" ?* }; m b9 k （2）可压缩性
6 U& g# A- B: 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。 3 P& d( q/ s9 ^4 T
' E6 b) d2 v8 b
负号表示dv与dp的变化方向相反。 2 n& R0 X& p! H: B
由于ρv＝1，故上式又可以写成
; U" \0 R. S( N; V' g; V
* K( _; J+ c; Q% n 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。
- H+ b; Y' U+ G1 \ 4．流体的黏性
: x" S! E, d( L/ j5 s! q+ Z （1）牛顿黏性定律
/ N5 t2 v; T7 j0 w: N7 M0 X" F 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。 : j# d+ C" C' d6 l, G( F
①黏性的产生原因 / d% j5 O: [) \" p
a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力； ( J0 q* L T1 p
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。 / K: t& S6 k1 n
②牛顿黏性定律
4 D: K& M7 T, B: z+ ]# z3 S3 P/ t, J 7 j% ]4 _6 Q0 K4 \0 ^
τ——剪应力或内摩擦力，N/m2； 1 m; ^: h1 B! B' s
μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s； 8 f. {8 c. @; H
dux/dy——速度梯度，1/s。
! x# [3 Q9 U7 t9 e2 x( H/ F! N. k 负号表示τ与速度梯度的方向相反。 - t5 o- q7 u6 Z( H
（2）流体的黏度
2 E* K8 L% g' @3 d0 e 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。
2 D# t; ?) X7 m+ [. U# ? 运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
$ U/ D- B% \2 R5 V9 Q& k, Q
) W' C- {$ ^- `, Q$ n2 c: b 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 0 A4 Q( X0 W: C7 ` q/ p* D
1St＝100cSt＝10－4m2/s - g+ n8 \$ V' `
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。 . f- T2 [* n0 z2 [% {- f6 q
（3）理想流体与黏性流体 3 l0 O7 V; {: b- P7 H' \% o
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。
2 N) g- l+ z* F 二、流体静力学
8 s9 l9 p( [2 P% s 1．静止流体的压力特性 1 \2 [0 Z' ?2 F; e
（1）静压力的定义 / R1 `1 u% v/ L [
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。
+ u' N' m9 J: @* R% L （2）静压力的特性
6 T) B; v1 Y& x. l: x+ t. g 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； z, l' W8 G+ V3 r
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。
$ ~; v' o" [8 {: z （3）静压力的单位 & }% f: b( i6 Q( ?7 |2 J
在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。
$ X+ Y6 L v9 ^( ?* a 一些常用压力单位之间的换算关系如下：
9 Y1 | V6 z4 ]5 r" o2 @
$ ~% k( G2 n0 b' L4 k. s. U# P$ D0 m/ X( L: P
: ~; o6 {& w" O! S
. C1 ^! {/ e3 |$ z2 U$ q5 d
( c1 c9 m6 \8 G+ ]4 Y! L | 
