工程流體力學(xué)(編輯修改稿)
2025-03-17 17:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 δT與 δV同號 。 βT的單位是 1/K或 1/176。 C。 TVVTVVT ????? ?? / ?三 、 氣體的壓縮性和膨脹性 ? 一般情況下 ， 需要同時(shí)考慮壓力和溫度對氣體體積和密度變化的影響 ， 對于完全氣體 （ 即理想氣體 ） 可用狀態(tài)方程表示它們之間的關(guān)系 ， 即： Pv=RT ? 或： P/ρ=RT ? 狀態(tài)方程說明 ， 氣體的比體積同絕對壓力成反比 ， 而與熱力學(xué)溫度成正比 。 ?四 、 可壓縮流體和不可壓縮流體 ? 流體的壓縮性是流體的基本屬性 ， 任何流體都是可以壓縮的 ， 只是可壓縮程度不同而已 。 ? 例 :水的體積模量 Kp= 109N/m2， 當(dāng)水壓增加一個(gè)大氣壓 ， 即 δp= 105N/m2,體積變化 δV/V~,即體積僅縮小萬分之零點(diǎn)五 ， 其它液體的體積模量也都很大 。 因此 ， 液體的密度一般可視為常數(shù) 。 ? 密度為常數(shù)的流體稱為不可壓縮流體 。 一般將液體視為不可壓縮流體 。 但是 ,在水擊 、 水下爆炸等問題中 ,還要將水當(dāng)作可壓縮流體來處理 。 ? 對于氣體 ， 其壓縮性較大 ， 象等溫過程中 ，完全氣體的體積同絕對壓力成反比 ， 壓力增加一倍 ， 體積縮小一倍 ， 足見氣體的壓縮性之大 。 ? 所以 ， 一般說來 ， 氣體不能當(dāng)不可壓縮流體處理 。 ? 但當(dāng)流場中各點(diǎn)的密度差僅由速度差引起的壓力差所造成 ， 而速度差又不大的條件下 ，相應(yīng)的密度差也不大 。 對于這樣的問題 ， 可認(rèn)為流體是不可壓縮流體 。 ? 例 1： 低速飛行的飛機(jī)，速度低于 70m/s，則就它周圍空氣的密度場變化而言，可以認(rèn)為大氣是不可壓縮流體。 ? 例 2： 鍋爐尾部煙道的風(fēng)速為 10~20m/s，與周圍大氣壓相比，壓力的變化為 1%~2%，由此引起的密度變化也小于 2%，故完全可把煙氣當(dāng)作不可壓縮流體來處理。 ? 嚴(yán)格地說，真實(shí)流體都是可壓縮的，不可壓縮流體只是在研究具體問題時(shí)，對流場中密度變化較小的真實(shí)流體所作的一種近似。 ?167。 ? 一 、 流體粘性的例子 ? 當(dāng)流體層間發(fā)生相對 ? 滑移時(shí)產(chǎn)生切向阻力的 ? 特性就是流體的粘性 . ? 實(shí)驗(yàn)證明 ， 流體內(nèi) ? 摩擦阻力的大小與 U成 ? 正比 ， 與接觸面 A成正 ? 比 ， 而與兩板間的 ? 距離 h成反比 。 即： ? 式中 μ為比例系數(shù)稱為流體的動(dòng)力粘度 ， 同流體的種類和它的溫度 、 壓力有關(guān) ， 單位為 PaS或 NS/m2 hAU ??F ? 二 、 牛頓內(nèi)摩擦定律 ? 一般情況下 ， 流體流動(dòng) ? 的速度并不按直線變化 ， 如 ? 上圖 。 因此 ， 從中取出一無 ? 限薄的流體層進(jìn)行研究 。 ? 在 dy薄層中 ， 速度的變 ? 化率是 du/dy， 或稱在 dy薄 ? 層中的速度梯度為 du/dy， ? 假定在這流體層間單位面 ? 積上的切向阻力為 τ， 則 ? 這就是牛頓內(nèi)摩擦定律 ， 切向應(yīng)力 τ的單位是 Pa。 dydu ?? ? ? 牛頓內(nèi)摩擦定律表示 ， 作用在流層上的切向應(yīng)力與速度梯度成正比 ， 其比例系數(shù)為流體的動(dòng)力粘度 。 ? 將動(dòng)力粘度除以流體的密度 ， 稱為流體的運(yùn)動(dòng)粘度 ， 用 ?表示 ， 即 ? 單位為 m2/s。 ? 流體的粘度與溫度 、 壓力有關(guān) 。 ??? ? ?三 、 溫度和壓力對流體粘度的影響 ? １ ． 溫度的影響 ? 液體的粘度隨著溫度的 上升而減小 。 這是因?yàn)橐后w分子間的吸引力較大 ， 是構(gòu)成液體粘性的主要因素 。 溫度上升 ， 分子間的空隙增大 ， 吸引力減小 ， 液體的粘度降低 。 ? 氣體的粘度隨著溫度的 上升而增大 。 這是因?yàn)闅怏w分子間的空隙與液體相比大得多 ， 氣體分子間的吸引力微不足道 ， 構(gòu)成氣體粘性的主要因素是氣體分子作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)不同流層間所進(jìn)行的動(dòng)量交換 ， 溫度越高 ， 氣體分子的動(dòng)能越大 ， 隨機(jī)運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)烈 ， 動(dòng)量交換越頻繁 ， 氣體的粘度越大 。 ? 水的動(dòng)力粘度與溫度的關(guān)系 ， 可以近似地用下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ? 氣體的動(dòng)力粘度與溫度的關(guān)系 ， 可以近似地用下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 0022 337t1 ???0??230 )273(CTC273 T??? ?? ?２ ． 壓力的影響 ? 普通的壓力 （ P≤1MPa ） 對流體的粘度幾乎沒有什么影響 ， 可以認(rèn)為 ， 此時(shí)流體的粘度只隨溫度變化 。 但是 ， 在高壓下 ，氣體和液體的粘度均將隨著壓力的升高而增大 。 ? 例如：水在 104MPa 壓力作用下 ， 粘度可增大到在 。
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