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; a: D( e- M/ g/ i 2 l- I1 U% o2 E5 w$ ~) C
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& a. {/ G k: A; C 部分内容
+ J6 X' W, ~, ?/ Z' i9 Y, ? 第1章 流体流动
# a& ^) _3 w8 a% l 1.1 考点归纳
# ^. h9 A1 ?" P2 ? [+ b 一、流体的物理性质
: r) w$ O$ F' H0 x 1．连续介质假定
. s8 F# P5 p }9 c" Y
（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；
0 M7 o! I7 N: c8 w2 S0 P
（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。
/ ]9 {8 m, T+ ?. x
2．流体的密度和比容
% v) A( \' r2 [: M S （1）密度的定义与性质
# t& b( d( {; m5 h8 c! }4 d1 V' q
流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。
% z9 R+ z7 Q R1 q/ a
( A9 ?4 z2 V. g* A9 ^) T* q. T+ Q
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 d. Z" k3 _+ k# ]; ]. h
% Y) \' _* {7 E: X( N
$ a" ^) O' v+ } P) A# J( r4 B 8 |7 X. L; `0 p" ^
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
) ^! S5 G b) n
4 \) T, [2 d0 I$ m' F5 ~- ^1 D
8 P$ V5 G1 K7 l( z
$ p) G: G& _- F4 B- e 高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
% o& n2 I. f6 }7 S& [9 X: F （2）流体混合物的密度
4 B' E- e. R J+ K5 g+ t- L; e
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
' W$ m5 p, {7 ~6 l! u9 ^
! q( A" T, e! S& P. c; @ # V$ M8 ?1 K" i2 Q/ D( m
8 [$ v8 `5 p# v: F3 w* ]) c" ?
ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3；
' f) ?# X$ g* R- g; E7 z
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。
6 D+ f/ y/ p- {& m3 b/ W& @ 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
% ]/ j* |, L6 B; F ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
* x. w# U: O+ w7 x0 q2 k/ O+ A φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
' w# C/ d, R. f i$ ?4 H 3．流体的膨胀性和压缩性
' V `' c+ E: [1 I2 \& [
（1）膨胀性
; D5 d7 B+ Q' r
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。
/ |' E. v! O' L' G/ i" n/ e- M4 U
; {: C( N: ]) q, D. y, U8 c 5 n6 e4 I) e: Q" @& w5 x( i
w0 y) u/ a& Y8 z* M5 `5 `
dT——流体温度的增量，K；
$ G" L: b2 `$ ^' J) Z0 F$ {8 m+ h2 v4 z dv/v——流体体积的相对变化量。
) V5 Q2 p: c. @$ W
液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。
V: n! x& J4 W! T! C8 A
（2）可压缩性
& [& n1 i& s/ T% T1 f' I+ g 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。
! n, }: R5 V/ k6 P' s 7 x' R& }4 K7 }# o
! A) |# u( l, L* K% x
: `1 s& K5 X' C' @
负号表示dv与dp的变化方向相反。
, m) ~& m( H% o N' v) ^
由于ρv＝1，故上式又可以写成
: s f1 K+ p. e% B
% Z( b: e7 E7 z+ {8 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。
2 B3 |! e4 U2 E 4．流体的黏性
% g9 r0 c3 q. }# k% y9 P （1）牛顿黏性定律
/ x, b- @. x( \- l+ i1 [ 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。
, ?) Y2 u4 ]0 W, Y$ P( l: T ①黏性的产生原因
# I. e$ o8 H1 I0 b a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力；
" k% B$ N. f) Y' T" v( p
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。
, O! L( n' b q$ I. r ②牛顿黏性定律
# `, ~5 i1 C. g+ b( { D+ T
3 Y0 I8 Z9 [' w. r- w* {: f 1 }: r! ?% r$ l& R- A
1 v4 [2 ~3 A2 W" W. @ τ——剪应力或内摩擦力，N/m2；
6 z8 g( }) i: k$ N
μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s；
: e. V! S( H! y8 O dux/dy——速度梯度，1/s。
& }/ y; L$ c T r8 ], J% R% W
负号表示τ与速度梯度的方向相反。
( o5 `! C% d1 ^
（2）流体的黏度
! W6 O0 `9 D; C# l+ Z
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。
; _% C. u' u9 [/ x, t( L 运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示
& I$ F0 x6 z T0 V
" W% `& D1 m2 R: V* x4 ~7 } 3 U& @! w: r% ?8 y
1 h6 }; q, y$ U, O5 y) Q( l3 j: G4 O 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
; ?! z. Y& l6 Z9 t4 h% T( l$ _ 1St＝100cSt＝10－4m2/s
0 C+ `6 J" a9 n$ P
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 M3 Q& n! n! J; }8 `( E! z7 w' b （3）理想流体与黏性流体
, a1 a) ~1 C6 m* [" l) L9 d2 o3 ?
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。
" ^0 a4 C; B% F3 W- Q2 K* l 二、流体静力学
$ |$ j( Z" z! O2 d) @4 O& \/ z 1．静止流体的压力特性
& l/ w6 {9 g) R5 [* e1 q
（1）静压力的定义
0 a. ?1 A: @+ K4 c 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。
" G; z& h/ r. x% s3 W! h, T" s. `
（2）静压力的特性
* z' c6 Y' l& i" ?. d$ |& n3 ]
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；
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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。
8 Q* O, D% g: V" O 想要获取更多职称考试学习资料，考试相关动态，历年真题和题库，请关注知择学习网
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