《工程流体力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 流体及其物理性质（黄斌维）

《工程旒体力学》 黄维

1 《工程流体力学》 黄斌维

第一章论 §1.1流体的定义和特征 §1.2流体作为连续介质的假设 §1.3作用在流体上的力表面力质量力 §1.4流体的密度 §1.5流体的压缩性和膨胀性 §1.6流体的粘性 §1.7流体的表面性质

2 流体的定义和特征 流体作为连续介质的假设 作用在流体上的力 表面力 质量力 流体的密度 流体的压缩性和膨胀性 流体的粘性 流体的表面性质

§1.1流体的定义和特征 流体的定义 ●自然界物质存在的主要形态:固态、液态和气态 ●具有流动性的物体(即能够流动的物体)。 流动性:在微小剪切力作用下会发生连续变形的特性。 ●流体包括液体和气体 ●流体与固体的区别 固体的变形与受力的大小成正比; *任何一个微小的剪切力都能使流体发生连续的变形

3 §1.1 流体的定义和特征 固态、液态和气态 ● 流体与固体的区别 * 固体的变形与受力的大小成正比； * 任何一个微小的剪切力都能使流体发生连续的变形。 ● 具有流动性的物体（即能够流动的物体）。 流动性：在微小剪切力作用下会发生连续变形的特性。 ● 流体包括液体和气体

●液体与气体的区别 *液体的流动性小于气体; *液体具有一定的体积,并取容器的形状; 气体充满任何容器,而无一定体积。 ◆流体的特征 1、流动性 2、可压缩性 3、膨胀性 4、粘性

4 ● 液体与气体的区别 * 液体的流动性小于气体； * 液体具有一定的体积，并取容器的形状； 气体充满任何容器，而无一定体积。 1、流动性 2、可压缩性 3、膨胀性 4、粘性

§12旒体的连续介质假世 微观:流体是由大量做无规则热运动的分子所组成, 分子间存有空隙,在空间是不连续的。 宏观:一般工程中,所研究流体的空间尺度要比 分子距离大得多

5 §1.2 流体的连续介质假设 流体是由大量做无规则热运动的分子所组成， 分子间存有空隙，在空间是不连续的。 一般工程中，所研究流体的空间尺度要比 分子距离大得多

◆流体的连续介质假设 定义:不考虑流体分子间的间隙,把流体视为由无 数连续分布的流体微团组成的连续介质。 流体微团必须具备的两个条件 *必须包含足够多的分子; 体积必须很小

6 流体视为由无 数连续分布的流体微团组成的连续介质。 流体微团必须具备的两个条件 * 必须包含足够多的分子； * 体积必须很小。 ◆ 流体的连续介质假设

◆采用流体连续介质假设的优点 ●避免了流体分子运动的复杂性,只需研究流 体的宏观运动。 ●可以利用数学工具来研究流体的平衡与运动 规律

7 ● 避免了流体分子运动的复杂性，只需研究流 体的宏观运动。 ● 可以利用数学工具来研究流体的平衡与运动 规律。 ◆ 采用流体连续介质假设的优点

§13作用在流体表面上的力 两类作用在流体上的力:表面力和质量力 ◆表面力(接触力) 分离体以外的流体通过流体分离体表面作用在流体上 的力,其大小与作用面积成正比。 ●应力 单位面积上的表面力。 △Fp △F 1△F1 SF Im △A 64->04

8 两类作用在流体上的力：表面力和质量力 ◆ 表面力（接触力） ● 应力 单位面积上的表面力。 A F p A n      0 lim   △F △F △A △Fp T 分离体以外的流体通过流体分离体表面作用在流体上 的力，其大小与作用面积成正比

表面力按作用方向分为:法向表面力压力和 切向表面力一摩擦力。 ●法向应力和切向应力 △FD△F lim A→>04dA △Fr △A sF dF n 64→>0S4dA

9 ● 法向应力和切向应力 △F △F △A △Fp dA T dF AF p n n A nn          0 lim dAdF AF p A n           0 lim

质量力(非接触力) 作用在每个流体微团上的力,其大小与流体质量 成正比。 f=f xI+f,i+fk 在流体力学中,往往不直接用质量力,而用单位质量流体 上的质量力,简称单位质量力。则: 其数值等于加速度 常见的质量力有:重力、惯性力、磁力、电场力

10 ◆ 质量力（非接触力） 作用在每个流体微团上的力，其大小与流体质量 成正比。 f f i f j f k x y z        其数值等于加速度 常见的质量力有：重力、惯性力、磁力、电场力 F f m   