【正文】 質(zhì)量 （ Mass）是表示物體慣性 (inertia)大小的物理量度。 F=Ma 式中 F— 慣性力，國(guó)際單位制中為 N，工程單位制中為公斤力 (kgf)， 1 kgf = N； M— 質(zhì)量，國(guó)際單位制中為 kg，工程單位制中為 公斤力 秒 2 /米（ kgf s2/m） ， 1（ kgf s2/m） = kg； a— 加速度， m/s 2 ；負(fù)號(hào)表示慣性力的方向與加速度方向相反。 密度 （ Density）是流體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 量綱為 ML3，國(guó)際單位為 kg/m3；工程單位為 kgfs2/m4； 對(duì)于均質(zhì)流體 (homogeneous fluid)，設(shè)體積為 V的流體具有的質(zhì)量為 m，則密度為 Vm?? 對(duì)于非均質(zhì)流體 (nonhomogeneous fluid) ， VmV ?????lim0? 流體的密度隨溫度和壓強(qiáng)的變化而變化。 (11) (12) 均質(zhì)流體內(nèi)部各點(diǎn)處的密度均相等： 一般采用水的密度值為 1 1O3 kg/m3， 干空氣的密度值為 kg/m3， 水銀的密度值為 1O3 kg/m3； 重量 （ Weight）是流體受到的地球的引力。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 由萬(wàn)有引力定律知，質(zhì)量為 m 的物體重量 G 為單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量。 mgG ? 海平面處標(biāo)準(zhǔn)參考值為 ， 北京地區(qū)為 ， 計(jì)算時(shí)常取 ，亦有取 。 重量的單位為 N。 (13) 均質(zhì)流體內(nèi)部各點(diǎn)處的重量均相等： 容重 （ 重度 、 重率 ）（ Specific Weight）：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的液體所受的重量 (力 ) 。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 量綱為 ML2T2，國(guó)際單位為 N/m3；工程單位為 kgf/m3； 對(duì)于均質(zhì)流體， VG?? 對(duì)于非均質(zhì)流體， VGV ?????lim0? 一般采用水的常用值： ? =9800 N/m3 ； 密度與容重的關(guān)系式， g?? ? 比重 （ Specific Gravity）：指液體密度與標(biāo)準(zhǔn)純水的密度之比 。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 量綱為 1； GGs ? ? ?????? ? ? 比容 (Specific Volume)：指單位氣體質(zhì)量所具有的體積。 量綱為 M1L3，國(guó)際單位為 m3/kg， 1???三、輸運(yùn)性質(zhì) (transport property)粘性 熱傳導(dǎo) 擴(kuò)散： 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 平衡態(tài) （ equilibrium）：系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的、宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)。 非平衡態(tài) （ nonequilibrium）：某種物性在流體各處分布不均勻狀態(tài)。 流體的輸運(yùn)性質(zhì) :流體由非平衡態(tài)轉(zhuǎn)向平衡態(tài)時(shí)物理量的傳遞性質(zhì)。 三、輸運(yùn)性質(zhì) (transport property)粘性 熱傳導(dǎo) 擴(kuò)散： 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) (一 ) 粘性 (viscosity) 粘性 ：流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有抵抗剪切 (shear)變形 (deformation) 能力的性質(zhì)。 粘性表現(xiàn)：某流層對(duì)其相鄰流層發(fā)生相對(duì)位移，而引起剪切變形時(shí)，流體流層間也有摩擦力，稱流體的 內(nèi)摩擦力 (frication force)。 流體粘性產(chǎn)生原因：從流體的微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)明。是由流動(dòng)流體的 內(nèi)聚力 （ Cohesive Force/Cohesion）和分子的 動(dòng)量交換 (momentum transfer)所引起的。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 氣體的粘性產(chǎn)生于分子間動(dòng)量的交換， 而液體的粘性除了由于分子間動(dòng)量交換外，還由于分子間的作用力而引起。 氣體的粘度值隨著溫度的升高而增大，液體的則減小。因?yàn)闅怏w的分子間距較大，分子間的作用力 (吸引力 )影響很小，分子的動(dòng)量交換率因溫度升高而加劇，因而使切應(yīng)力亦隨之而增大； 液體的分子間距較小，吸引力影響較大，隨著溫度的升高，吸引力減小，使切應(yīng)力亦隨之而減小。 牛頓平板實(shí)驗(yàn) —— 流體 (牛頓 )內(nèi)摩擦定律 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 由實(shí)驗(yàn)得知 hAuFFS ??若引入一比例系數(shù)它與流體性質(zhì)有關(guān)，則 huAFS ??由相似三角形可以看出u/h能以速度梯度 du/dy來(lái)替換 dyduAFS ?? 切力 Fs的大小與流體性質(zhì)有關(guān)，并與速度梯度 du/dy和接觸面積A成正比，而與接觸面上的壓力無(wú)關(guān)。 (14) 若以表示單位面積上的切力，即切應(yīng)力 (shear stess)，則為 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) dydu?? ?稱 流體 (牛頓 )內(nèi)摩擦定律 。 式中： 切應(yīng)力的單位為 Pa； μ 是與流體粘性有關(guān)的一個(gè)系數(shù)，稱 粘度 (或 動(dòng)力粘度 )(dynamic viscosity)，單位為 Pas (Ns/m2)。 粘度 μ 與流體密度 ρ 的比值，以 ν 表示 式中： ν 的單位為 m2/s。 因?yàn)樗鼪](méi)有力的量綱，是一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，為了區(qū)別起見(jiàn)，稱運(yùn)動(dòng)粘度 (kinematic viscosity)。 ??? ?(15) (17) 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 水的運(yùn)動(dòng)粘度 ?通?？捎媒?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： tt ????(cm2/s) 流體的切應(yīng)力與 剪切變形速率 (rate of angular deformation)關(guān)系 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 由圖得知 dyd u d tdd ?? ?? t a n 即 dtddydu ?? 速度沿垂直于速度方向 y軸的變化率（速度梯度） du/dy ，實(shí)際上是流體微元的剪切變形 (角 )速度 dθ /dt。 (16) 說(shuō)明：流體的切應(yīng)力與剪切變形速率，或角變形率成正比。 注意：固體的切應(yīng)力與角變形的大小成正比。 牛頓流體和非牛頓流體；理想流體和實(shí)際流體 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 牛頓流體 (Newtonian fluid)：凡符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體。 非牛頓流體 (nonNewtonian fluid) ：凡不符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體。 賓漢型： ?0?0， n=1,?=Const 假塑性： ?0=0， n1 牛頓： ?0=0， n=1,?=Const 膨脹： ?0=0， n1 理想： ?0=0， ?=0 ndydu )(0 ??? ?? 理想流體 (ideal/noviscous/inviscid fluid)：無(wú)（不考慮）粘性的流體。 實(shí)際流體 (viscous fluid)：有（考慮）粘性的流體。 例題 11： 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 設(shè)有一液體粘性測(cè)定儀，如圖所示。測(cè)定儀的內(nèi)、外兩筒具有同一軸線，兩筒間的間隙很小，其間充滿待測(cè)定的液體。 測(cè)定儀的內(nèi)筒被一個(gè)扭絲懸掛著，所受力矩可由扭絲的轉(zhuǎn)角測(cè)定，外筒可按各種速度旋轉(zhuǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)外筒以一定速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩通過(guò)液體內(nèi)部傳遞到內(nèi)筒，使扭絲旋轉(zhuǎn)一定的角度，達(dá)到平衡。 緊鄰?fù)鈭A筒內(nèi)壁的液體，其運(yùn)動(dòng)速度與外圓筒的速度相同，而緊鄰內(nèi)圓筒外壁的液體，則和內(nèi)圓筒一樣，速度為零。兩圓筒間隙間的液體速度，按直線變化，由零增加到外圓筒速度。 例題 11： 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 現(xiàn)已知