【正文】 —— 單位體積內(nèi)的液體所受的重量 (力 ) ； 量綱為 ML2T2， 國際單位為 N/m3；工程單位為 kgf/m3； 對于均質(zhì)流體 VG?? 對于非均質(zhì)流體 VGV ?????lim 0? 一般采用水的常用值： ? = 9800 N/m3 。 重量的單位為 N。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) —— 均質(zhì)流體內(nèi)部各點(diǎn)處的密度均相等 。 167。重量 質(zhì)量（ Mass） 是表示物體慣性 (inertia)大小的物理量度。流體的主要物理性質(zhì) 一、易流動性 易流動性 是流體在靜止時不能承 受剪力、抵抗剪切變形的性質(zhì) 。 167。 均質(zhì) (homogeneous)： 各部分的物理性質(zhì)是一樣的。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 在某些情況，例如海拔高度為 50km以上的高空的稀薄氣體不作為連續(xù)介質(zhì)。 在很多情況下，連續(xù)介質(zhì)假設(shè)所得的理論結(jié)果，與相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果很符合。有兩種研究方法。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 167。 英國瑞利 (Lord John William Rayleigh， 1842— 1919) 首先提出了用量綱分析法求流動相似準(zhǔn)則 ， 這是用理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合 ， 來解決工程流體力學(xué)問題的重要方法 ， 在實(shí)驗(yàn)研究中有著重要的意義 和作用 。 1— 1 工程流體力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展簡史 現(xiàn)代流體力學(xué) 德國尼古拉茲 (Johann Nikuradse)對采用人工粗糙的管道進(jìn)行了系統(tǒng)的測定工作，為補(bǔ)充邊界層理論、推導(dǎo)湍流的 半經(jīng)驗(yàn)公式提供了可靠的依據(jù)。 法國帕斯卡 (Blaise Pascal， 16231662)通過現(xiàn)場測量，提出了流體靜力學(xué)的基本關(guān)系式，建立了流體中 壓強(qiáng)傳遞的帕斯卡定律。 法國工程師納維 (Louis Marie Henri Navier， 1785— 1836)和英國斯托克斯(Gee Gabriel Stokes,1819— 1903) 建立了不可壓縮實(shí)際 (粘性 )流體的運(yùn)動方程 ——納維 斯托克斯方程，提供了研究實(shí)際流體運(yùn)動的基礎(chǔ)。 公元 1360年，元代歐陽玄著 《 至正河防記 》 一書，成為世界第一部水利工程書籍； 公元前 250年，希臘阿基米德 (Archimedes，公元前 287前 212) 《 論浮體 》 ，提出了浮體原理，是第一篇闡述流體運(yùn)動的文獻(xiàn)。 1— 1 工程流體力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展簡史 研究對象 研究內(nèi)容 研究目的 牛頓力學(xué)定律 質(zhì)量守恒定律 能量守恒定律 動量守恒定律 環(huán)境市政 、給水排水 、土木建筑 、交通運(yùn)輸 、化工機(jī)械 、能源資源 、水利氣象 研究 對象 為水流，且又側(cè)重于應(yīng)用的，稱為 水力學(xué) (hydraulics)。 流體的主要物理性質(zhì) 167。教材： 工程流體力學(xué) _聞德遜主編 第一章 緒論 第二章 流體靜力學(xué) 第三章 流體運(yùn)動學(xué) 第四章 理想流體動力學(xué)和平面勢流 第五章 實(shí)際流體動力學(xué) 第六章 量綱分析和相似理論 第七章 流動阻力和能量損失 第八章 邊界層理論基礎(chǔ)和繞流運(yùn)動 教材內(nèi)容 上冊內(nèi)容 教材： 工程流體力學(xué) _聞德遜主編 第九章 有壓管流 第十章 明渠流 第十一章 孔口、管嘴、閘孔出流及堰流 第十二章 滲流 第十三章 射流和流體擴(kuò)散理論基礎(chǔ) 第十四章 可壓縮流體的流動 教材內(nèi)容 下冊內(nèi)容 水泵與水泵站 第一章 緒論 167。 1—3 作用在流體上的力 167。 流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，是研究流體運(yùn)動規(guī)律及其應(yīng)用的一門學(xué)科。 167。 傅里葉 (Fourier J B)和 裴克 (Fick A E)與牛頓切應(yīng)力公式相對應(yīng) ， 分別提出了傅里葉熱傳導(dǎo)公式和裴克 (第一 )擴(kuò)散定律 ， 為研究流 體的傳熱 、 傳質(zhì)問題提供了基礎(chǔ) 。 英國 牛頓 (Isaac Newton， 16421727)提出了著名的牛頓 三大運(yùn)動定律 ，提出粘性流體 切應(yīng)力 (剪應(yīng)力 )公式。 1946年電子計算機(jī)出現(xiàn) ， 以計算機(jī)為工具的數(shù)值計算方法得到迅速發(fā)展 ， 它繼理論分析和實(shí)驗(yàn)方法之后 ， 成為工程流體力學(xué)的第三種研究方法 。 匈牙利卡門 (Theodore Von K225。 1— 1 工程流體力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展簡史 167。流體的主要物理性質(zhì) 121 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 一、流體微觀特點(diǎn) 流體 (fluid)由許多不連續(xù) (continue)的 、 相隔一定距離的分子 (molecule)所組成 ，而分子則由更小的原子所組成； 所有物體的分子和原子都處在永不停息的不規(guī)則運(yùn)動之中 ， 相互間經(jīng)常碰撞 、 摻和 ，進(jìn)行動量 (momentum)、 熱量 /能量 (heat/energy)、 質(zhì)量的交換 。 一種是從分子和原子微觀運(yùn)動出發(fā)的統(tǒng)計平均方法。 流體質(zhì)點(diǎn) (fluid particle)： 具有一定體積的“流體微團(tuán)”含有足夠的分子，在一定時間內(nèi)具有確定的統(tǒng)計量，將流體微團(tuán)的體積抽象為幾何點(diǎn) — 流體質(zhì)點(diǎn)。 特征體積 (characteristic volume) ?V? ：指使平均密度具有確定的數(shù)值，并表征其中足夠多分子的統(tǒng)計平均值即液體的宏觀密度時的體積。流體的主要物理性質(zhì) 三、連續(xù)介質(zhì)模型（ Continuum Medium Model） 把一個本來是大量離散的分子或原子運(yùn)動問題，近似為充滿整個空間流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動問題，而且每個空間點(diǎn)和每個時刻都有確定的物理量，它們都是空間坐標(biāo)和時間的連續(xù)函數(shù)，從而可以運(yùn)用數(shù)學(xué)分析工具來建立和求解宏觀物理量之間的方程。反之，為非均質(zhì) (nonhomogeneous)。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體 固體 流體也不能抵抗拉力，而只能抵抗對它的壓力。 F = － Ma 式中： F— 慣性力，國際單位制中為 N，工程單位制中為 公斤力， 1 kgf = N； M— 質(zhì)量，國際單位制中為 kg，工程單位制中為 公斤力 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 一般計算采用： 水的密度值為 10OO kg/m3， 干空氣的密度值 為 kg/m3， 水銀的密度值為 1O3 kg/m3； 167。流體的主要物理性質(zhì) 水的物理特性 表 表 12 在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的物理特性 () 167。 均質(zhì)流體內(nèi)部各點(diǎn)處的重量均相等 。 密度與容重的關(guān)系式 g?? ?167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 膨脹性 (expansibility)：當(dāng)流體所受的溫度升高 時，體積膨脹、密度減?。粶囟冉档蜁r體積收縮、密度增大的性質(zhì)。 dpVdVP/??? 壓縮系數(shù) α p轉(zhuǎn)化為 : 式中：負(fù)號表示壓強(qiáng)增大 ， 體積減小 ， 使 α p為正值 。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 如輸水管路中的水擊現(xiàn)象 ， 必須考慮水的壓縮性 ， 否則會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果 。 也常用來度量液體的壓縮性 ： ??? ddpdVdpVEp???? 1 式中： E 的單位是 Pa， 與壓 強(qiáng)的單位相同 。 dTVdVV ?? 用密度表示的體 [膨 ]脹系數(shù) α v 為 : α v的單位為 K1(或 ℃ 1)， 是溫度單位的倒數(shù) 。流體的主要物理性質(zhì) 例： 14 設(shè)水在 2O℃ 時 ， 所受壓強(qiáng)由 5atm增加到 1Oatm， 試問水的密度改變多少 ？ 解：水在 20℃ 時 ， 由表 11查得彈性模量 E = 1O9 Pa，密度 ρ = kg/m3， 1 atm = 1O5 Pa。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) (二）氣體的壓縮性和膨脹性 等溫（ isothermal）過程，因?yàn)?T = C ,(常數(shù) )， RT=常數(shù) pp1?? 式中： γ 為比熱容 (heat capacity)比 ， γ =Cp /Cv； Cp 為質(zhì)量定壓熱容 (比定壓熱容 )； Cv 為質(zhì)量定容熱容 (比定容熱容 )。熱傳導(dǎo) 非平衡態(tài) （ nonequilibrium）：某種物性在流體各處分布不均勻狀態(tài)。流體的主要物理性質(zhì) 流體粘性產(chǎn)生原因 從流體的微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動來說明， 是由： 流動流體的內(nèi)聚力（ Cohesive