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8 m* p& ^8 V( }3 g1 ~4 X3 F6 K9 | 一、流体的物理性质
! p$ o/ u; q0 `1 _7 d( y 1．连续介质假定 + b) i& z/ W. q% { 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；
5 |6 k' e% f! \ （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。 1 x/ z. J( E a, |( l* A( e3 C
2．流体的密度和比容
( ?/ e/ [' F; R/ ~; l2 a8 q2 k （1）密度的定义与性质 , S* R0 T. }- A7 E) N- I1 B
流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。 3 V8 \+ h1 S% `. w( |, R
6 e9 g7 g d( O+ S3 N* q G 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
3 ^4 c2 C7 @& i2 j# ~. f& V 1 w+ ]- ^9 J2 I
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
( b" C# M& o, i9 f
" h/ D5 m/ K% a& Q6 C+ B; i3 \# d+ Q! F 高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。 5 K7 } X7 S' d& O7 E% w6 v
（2）流体混合物的密度 : `( [# O1 P, U5 R
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 ) e$ }- V, A0 P8 \- L8 C! i7 C1 q
9 P d! E0 @8 N' J3 p ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3； & k# S. a# V9 W( x z
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。
& k* s F" B W! @3 S: O 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
* C8 c; _+ D3 y7 k$ E ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
+ Q" F7 s1 S s. d1 b6 Q: _4 P φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。 7 n: s: q2 w9 k! v4 U
3．流体的膨胀性和压缩性
6 h0 C* u) `) o8 }% [* d4 k7 ]) h （1）膨胀性 ! z- ]/ Z3 ?) _/ z
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。 5 p) a8 `/ w- g* @
* u. s' W& c7 W }
dT——流体温度的增量，K；
; Y/ F& e: \6 P: x$ B( t dv/v——流体体积的相对变化量。
; f% i" [1 c8 u3 R- Q 液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。
6 R% I R" C! n8 z, s; P7 [* L （2）可压缩性
* ^ X' z7 ^% [6 p& r4 b- O0 ` 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。
# s5 B2 N: I" q' H$ L' K; N7 m$ L! C # [3 t& k! K) m. O
负号表示dv与dp的变化方向相反。 : s2 v: C) G0 M6 u% ` {+ z% F0 d
由于ρv＝1，故上式又可以写成 & Y* |& a$ p1 N L' ^' F- z
( @ ~6 l% C# m0 f( T! k$ ^1 a; K- J
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 ?/ k" f" S0 c8 p; O
4．流体的黏性 2 ^$ D0 f* t% x0 C: [6 d% g
（1）牛顿黏性定律 2 O' A+ h5 f, k
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。
1 \( k3 _; c4 W- F* u; i; m& y ①黏性的产生原因
& v6 R3 |+ w; f( `, g. V a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力； 3 K0 S# W8 X1 G. F* y2 L
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。
8 j8 P2 p) w- j4 [ ②牛顿黏性定律
- B0 F7 a7 t- E+ T' n j/ c
4 ^( ~! [2 k' P2 h$ u τ——剪应力或内摩擦力，N/m2；
6 \- h' B- M: E t7 ]' R; l μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s；
b! p5 g) Q# h% d% R, n3 y dux/dy——速度梯度，1/s。
/ O: d5 Q( _9 { 负号表示τ与速度梯度的方向相反。 1 L& Z' {$ m. K$ ?
（2）流体的黏度 . g6 A- k5 }% [/ {/ [5 G# ~
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。 0 o& b. ^7 z* v0 `; G( G/ }
运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
- M/ ?; y* p5 U! r" y9 u$ v
6 F' F ~# O6 g" U1 n4 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
& I6 x: a7 k) Y+ Y, _4 i 1St＝100cSt＝10－4m2/s
" ]0 a" q5 O% ~9 S8 s3 [5 g 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。 % g- u) h. w: M! G1 Z2 M
（3）理想流体与黏性流体 : ?" f) j$ T/ z$ f
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。 4 b+ @: B8 Y5 p7 O5 C8 d/ T& }3 ]
二、流体静力学
9 y/ W2 _7 c" t- b 1．静止流体的压力特性 + K! n* U* o, Z" [2 v
（1）静压力的定义 - [% }6 m6 }7 f( c+ Y
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。
A* x6 `( o( D, j/ i" x （2）静压力的特性
9 e$ \ G6 q0 t0 r+ k( ] K' V l# ~1 B 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；
: g$ V& I% q/ i; t4 _1 D" P 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。 3 Y9 p9 n+ q2 O
（3）静压力的单位 ? }8 Z) q' G
在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。 & e" n* P8 @* U1 \; a
一些常用压力单位之间的换算关系如下： 0 C% P* t9 h7 n) S8 Q$ p8 T$ S
7 D9 B# T0 d5 v
1 ~. ]" S0 `1 s* e& _" d' y6 h, g" G8 W3 r) A6 v* u
6 Z& L# B* \ `1 v" f7 }$ O. P' @# C2 [- q% y9 a
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