工程流體力學(編輯修改稿)
2025-03-17 17:17 本頁面
【文章內容簡介】 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， 當水壓增加一個大氣壓 ， 即 δp= 105N/m2,體積變化 δV/V~,即體積僅縮小萬分之零點五 ， 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 ， 氣體不能當不可壓縮流體處理 。 ? 但當流場中各點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 ，相應的密度差也不大 。 對于這樣的問題 ， 可認為流體是不可壓縮流體 。 ? 例 1： 低速飛行的飛機，速度低于 70m/s，則就它周圍空氣的密度場變化而言，可以認為大氣是不可壓縮流體。 ? 例 2： 鍋爐尾部煙道的風速為 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%，故完全可把煙氣當作不可壓縮流體來處理。 ? 嚴格地說，真實流體都是可壓縮的，不可壓縮流體只是在研究具體問題時，對流場中密度變化較小的真實流體所作的一種近似。 ?167。 ? 一 、 流體粘性的例子 ? 當流體層間發(fā)生相對 ? 滑移時產(chǎn)生切向阻力的 ? 特性就是流體的粘性 . ? 實驗證明 ， 流體內 ? 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)稱為流體的動力粘度 ， 同流體的種類和它的溫度 、 壓力有關 ， 單位為 PaS或 NS/m2 hAU ??F ? 二 、 牛頓內摩擦定律 ? 一般情況下 ， 流體流動 ? 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 ? 這就是牛頓內摩擦定律 ， 切向應力 τ的單位是 Pa。 dydu ?? ? ? 牛頓內摩擦定律表示 ， 作用在流層上的切向應力與速度梯度成正比 ， 其比例系數(shù)為流體的動力粘度 。 ? 將動力粘度除以流體的密度 ， 稱為流體的運動粘度 ， 用 ?表示 ， 即 ? 單位為 m2/s。 ? 流體的粘度與溫度 、 壓力有關 。 ??? ? ?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 。 這是因為液體分子間的吸引力較大 ， 是構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 。 這是因為氣體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 ， 構成氣體粘性的主要因素是氣體分子作隨機運動時不同流層間所進行的動量交換 ， 溫度越高 ， 氣體分子的動能越大 ， 隨機運動越強烈 ， 動量交換越頻繁 ， 氣體的粘度越大 。 ? 水的動力粘度與溫度的關系 ， 可以近似地用下述經(jīng)驗公式計算： ? 氣體的動力粘度與溫度的關系 ， 可以近似地用下述經(jīng)驗公式計算： 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 ， 可以認為 ， 此時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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