ch流体的基本性质实用实用教案

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1、1-2流体(lit)的特性1.物理(wl)特性 2.质点Particle3.连续介质Continuum第1页/共39页第一页，共40页。1-2流体(lit)的特性1.物理特性 不能承受拉力任何微小剪应力都会发生(fshng)连续变形 易流动性第2页/共39页第二页，共40页。1-2流体(lit)的特性2.质点Particle 有“质量”，无“体积”宏观无限小 微观(wigun)足够大 具有一下的宏观物理量形状可任意划分第3页/共39页第三页，共40页。1-2流体(lit)的特性3.连续介质Continuum 定义(dngy) 引入连续介质的意义第4页/共39页第四页，共40页。1-3密度(md

2、)Densityx0yzP常见的密度(md)（在一个标准大气压下）：4时的水20时的空气*第5页/共39页第五页，共40页。*比容Specific Volume第6页/共39页第六页，共40页。相对(xingdu)密度第7页/共39页第七页，共40页。1-4压缩性与膨胀性Compressibility and Expansibility膨胀系数(png zhng xsh)Coefficient of Volume Expansibility在一定(ydng)压强下，体积的变化率与温度的变化成正比第8页/共39页第八页，共40页。体积(tj)模量Bulk modulus of elasticit

3、y压缩率Coefficient of Volume Compressibility 在一定温度下，密度(md)的变化率与压强的变化成正比第9页/共39页第九页，共40页。= c : 不可(bk)压缩流体Incompressible fluid c :可压缩流体Compressible fluidliquid-Incompressible fluidGas - compressible fluid第10页/共39页第十页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 流体(lit)的粘性一、流体一、流体(lit)(lit)的粘性的粘性 1. 1. 粘性的定义粘性的定义 流体内部各流

4、体微团之间发生相对运动时，流体内部会产生流体内部各流体微团之间发生相对运动时，流体内部会产生摩擦力（即粘性力）的性质。摩擦力（即粘性力）的性质。(1) (1) 库仑实验库仑实验(1784)(1784)库仑用液体内悬吊圆盘摆动实验证实流体存在内摩擦。库仑用液体内悬吊圆盘摆动实验证实流体存在内摩擦。 第11页/共39页第十一页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 流体(lit)的粘性一、流体一、流体(lit)(lit)的粘性的粘性( (续续) ) 1 1.粘性的定义粘性的定义( (续续) ) (2) (2) 流体粘性所产生的两种效应流体粘性所产生的两种效应 流体内部各流体微

5、团之间会产生粘性力；流体内部各流体微团之间会产生粘性力； 流体将粘附于它所接触的固体表面。流体将粘附于它所接触的固体表面。 第12页/共39页第十二页，共40页。粘性(zhn xn) Viscosity第13页/共39页第十三页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 1.5 流体流体(lit)(lit)的粘性的粘性一、流体一、流体(lit)(lit)的粘性的粘性( (续续) )2.2.牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律 (1) (1) 牛顿平板实验牛顿平板实验当当h和和u不是不是很大时，两平板间沿很大时，两平板间沿y y方向的流速呈线性分布，方向的流速呈线性分布，第14页/共3

6、9页第十四页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 1.5 流体流体(lit)(lit)的粘性的粘性一、流体一、流体(lit)(lit)的粘性的粘性( (续续) )2.2.牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律( (续续) ) (2) (2) 牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律实验表明，对于大多数流体，存在实验表明，对于大多数流体，存在引入比例系数引入比例系数，得：，得：第15页/共39页第十五页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 1.5 流体流体(lit)(lit)的粘性的粘性一、流体一、流体(lit)(lit)的粘性的粘性( (续续) ) 2.2.牛顿内摩擦

7、定律牛顿内摩擦定律( (续续) ) (2) (2) 牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律( (续续) )粘性切应力与速度梯度成正比；粘性切应力与速度梯度成正比；(2)(2)粘性切应力与角变形速率成正比；粘性切应力与角变形速率成正比；(3)(3)比例系数称动力粘度，简称粘度。比例系数称动力粘度，简称粘度。牛顿内摩擦定律表明：牛顿内摩擦定律表明： CDBAd badydudt第16页/共39页第十六页，共40页。a.速度(sd)梯度的物理意义角变形(bin xng)速度（剪切变形(bin xng)速度）vdt(v+dv)dtdvdtdzd流体与固体在摩擦规律上完全(wnqun)不同正比于dv/dy正比于正

8、压力，与速度无关第17页/共39页第十七页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 1.5 流体流体(lit)(lit)的粘性的粘性一、流体一、流体(lit)(lit)的粘性的粘性( (续续) ) 流体粘性大小的度量流体粘性大小的度量, ,由流体流动的由流体流动的内聚力和分子的动量交换引起。内聚力和分子的动量交换引起。(1) (1) 动力粘度动力粘度(2) (2) 运动粘度运动粘度3.3.粘度粘度 第18页/共39页第十八页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 1.5 流体流体(lit)(lit)的粘性的粘性一、流体一、流体(lit)(lit)的粘性

9、的粘性( (续续) ) 3.3.粘度（续）粘度（续）粘度（续）粘度（续） (3) (3) 粘度的影响因素粘度的影响因素温度对流体粘度的影响很大温度对流体粘度的影响很大温度压力对流体粘度的影响不大，一般忽略不计压力对流体粘度的影响不大，一般忽略不计液体：液体：液体：液体：分子分子分子分子内聚力是产生粘度的主要因素。内聚力是产生粘度的主要因素。 温度温度分子间距分子间距分子吸引力分子吸引力内摩擦力内摩擦力粘度粘度气体：气体：气体：气体：分子热运动引起的动量交换是产生粘度的主要因素。分子热运动引起的动量交换是产生粘度的主要因素。 温度温度分子热运动分子热运动动量交换动量交换内摩擦力内摩擦力粘度粘度

10、第19页/共39页第十九页，共40页。第20页/共39页第二十页，共40页。液体吸引力T微观机制：气体热运动T温度对流体粘性的影响水气体(qt)第21页/共39页第二十一页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 1.5 流体流体(lit)(lit)的粘性的粘性三、牛顿流体和非牛顿流体三、牛顿流体和非牛顿流体 1.1.牛顿牛顿流体流体流体流体 2.2.非牛顿非牛顿流体流体流体流体 符合牛顿内摩擦定律的流体符合牛顿内摩擦定律的流体 如水、空气、汽油如水、空气、汽油(qyu)(qyu)和水银等和水银等 不符合牛顿内摩擦定律的流体不符合牛顿内摩擦定律的流体 如泥浆、血浆、新拌水泥

11、砂浆、新拌混凝土等。如泥浆、血浆、新拌水泥砂浆、新拌混凝土等。第22页/共39页第二十二页，共40页。dvx/dy牛顿流体o牛顿(ni dn)流体服从牛顿(ni dn)内摩擦定律的流体（水、大部分轻油、气体等）三.牛顿流体与非牛顿流体第23页/共39页第二十三页，共40页。0dv/dyo塑性(sxng)流体 非牛顿流体 塑性流体克服初始应力0后，才与速度梯度成正比（牙膏(ygo)、新拌水泥砂浆、中等浓度的悬浮液等）第24页/共39页第二十四页，共40页。 拟塑性(sxng)流体的增长率随dv/dy的增大而降低（高分子溶液、纸浆、血液等）dv/dzo拟塑型流体(lit)第25页/共39页第二十五

12、页，共40页。 膨胀型流体的增长率随dv/dy的增大(zn d)而增加（淀粉糊、挟沙水流）dv/dyo塑性(sxng)(胀流型)流体第26页/共39页第二十六页，共40页。0dv/dzo膨胀型流体牛顿流体拟塑性流体塑性流体第27页/共39页第二十七页，共40页。Example第28页/共39页第二十八页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 1.5 流体流体(lit)(lit)的粘性的粘性二、粘性流体和理想流体二、粘性流体和理想流体 1.1.粘性流体粘性流体粘性流体粘性流体 具有具有(jyu)(jyu)粘性的流体（粘性的流体（00）。）。2.2.理想理想流体流体流体流体

13、忽略粘性的流体（忽略粘性的流体（=0 0）。）。 一种理想的流体模型。一种理想的流体模型。第29页/共39页第二十九页，共40页。例：汽缸内壁的直径D=12cm，活塞的直径d=11.96cm，活塞长度(chngd)L=14cm，活塞往复运动的速度为1m/s，润滑油的 =0.1Pas。求作用在活塞上的粘性力。解：注意：面积、速度(sd)梯度的取法dDL第30页/共39页第三十页，共40页。同心环形缝隙(fngx)中的回转运动第31页/共39页第三十一页，共40页。例：旋转(xunzhun)圆筒粘度计，外筒固定，内筒转速n=10r/min。内外筒间充入实验液体。内筒r1=1.93cm，外筒 r2=

14、2cm，内筒高h=7cm，转轴上扭距M=0.0045Nm。求该实验液体的粘度。解：注意(zh y)：1.面积A的取法； 2.单位统一hnr1r2得第32页/共39页第三十二页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.5 1.5 流体流体(lit)(lit)的粘性的粘性一、流体一、流体(lit)(lit)的粘性的粘性( (续续) ) 3.3.粘度（续）粘度（续）粘度（续）粘度（续） (4) (4) 粘度的测量粘度的测量管流法管流法 落球法落球法 旋转法旋转法 工业粘度计工业粘度计hnr1r2第33页/共39页第三十三页，共40页。流体流体(lit)模型分类模型分类 流体流体(li

15、t)模型模型 按粘性按粘性(zhn xn)分类分类 无粘性流体无粘性流体 粘性流体粘性流体 牛顿流体牛顿流体 非牛顿流体非牛顿流体 按可压缩性分类按可压缩性分类 可压缩流体可压缩流体 不可压缩流体不可压缩流体 其他分类其他分类 完全气体完全气体 正压流体正压流体 斜压流体斜压流体 均质流体均质流体 等熵流体等熵流体 恒温流体恒温流体第34页/共39页第三十四页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.6 1.6 液体的表面液体的表面(biomin)(biomin)性质性质一、表面张力一、表面张力(biominzhng(biominzhngl) l) 1.1.表面张力现象表面张力

16、现象 w水滴悬在水龙头出口而不滴落；水滴悬在水龙头出口而不滴落； w细管中的液体自动上升或下降一个高度（毛细管现象）；细管中的液体自动上升或下降一个高度（毛细管现象）； w铁针浮在液面上而不下沉。铁针浮在液面上而不下沉。 第35页/共39页第三十五页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.6 1.6 液体的表面液体的表面(biomin)(biomin)性质性质一、表面张力一、表面张力(biominzhngl)(biominzhngl)（续）（续） (1) 影响球影响球 液体分子吸引力的作用范围大约在以液体分子吸引力的作用范围大约在以3434倍平均分子距为半径倍平均分子距为半径

17、的球形范围内，该球形范围称为的球形范围内，该球形范围称为“影响球影响球”。 2.2.表面张力表面张力 (2)表面层表面层 厚度小于厚度小于“影响球影响球”半径的液面下的薄层称为表面层。半径的液面下的薄层称为表面层。 (3)表面张力表面张力（N/m)N/m) 液体表面由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产液体表面由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力生的拉力, 单位长度上的这种拉力称为表面拉力。单位长度上的这种拉力称为表面拉力。第36页/共39页第三十六页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.6 1.6 液体液体(yt)(yt)的表面性质的表面性质二、毛细现象二、

18、毛细现象(mo x (mo x xin xing) xin xing) 液体分子间相互制约，形成一体的吸引力。液体分子间相互制约，形成一体的吸引力。 1.1.内聚力，附着力内聚力，附着力 2.2.毛细压强毛细压强 由由表面张力表面张力引起的附加压强称为毛细压强引起的附加压强称为毛细压强 当液体同固体壁面接触时，液体分子和固体分子之间的吸引力当液体同固体壁面接触时，液体分子和固体分子之间的吸引力 第37页/共39页第三十七页，共40页。第一章第一章 绪论绪论(xln)(xln)1.6 1.6 液体液体(yt)(yt)的表面性质的表面性质二、毛细现象二、毛细现象(mo x (mo x xin xi

19、ng)xin xing)（续）（续） 3.3.毛细管中液体的上升或下降高度毛细管中液体的上升或下降高度 第38页/共39页第三十八页，共40页。感谢您的欣赏(xnshng)！第39页/共39页第三十九页，共40页。内容(nirng)总结1-2流体的特性。有“质量”，无“体积”。(1) 库仑实验(1784)。(2) 牛顿内摩擦定律(续)。(3)比例系数称动力粘度，简称粘度。a.速度(sd)梯度的物理意义。气体：分子热运动引起的动量交换是产生粘度的主要因素。液体分子吸引力的作用范围大约在以34倍平均分子距为半径的球形范围内，该球形范围称为“影响球”。(3)表面张力（N/m)。由表面张力引起的附加压强称为毛细压强。第38页/共39页。感谢您的欣赏第四十页，共40页。