工程流體力學(xué)-文庫吧資料
2025-03-03 17:17本頁面
【正文】 構(gòu)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 。 溫度上升 ， 分子間的空隙增大 ， 吸引力減小 ， 液體的粘度降低 。 ??? ? ?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 。 ? 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。 ? 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。S/m2 hAU ??F ? 二 、 牛頓內(nèi)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 。 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(guān) ， 單位為 Pa ?167。 ? 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。 對于這樣的問題 ， 可認為流體是不可壓縮流體 。 ? 所以 ， 一般說來 ， 氣體不能當不可壓縮流體處理 。 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 。 ? 密度為常數(shù)的流體稱為不可壓縮流體 。 ? 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 。 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(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 。 βT的單位是 1/K或 1/176。 當壓力不變時 ， 溫度膨脹系數(shù)由下式確定： ? 式中 δT為溫度的增量 ， δV/V是流體的體積變化率 。 V ???PVPpK ???1 ?二 、 流體的膨脹性 ? 流體膨脹性用單位溫升所引起的體積變化率表示 。 ? 工程上常用體積模量去衡量壓縮性的大小 ，Kp大的流體壓縮性??； Kp小的流體壓縮性大 。 ? 上式表明 ， 對于同樣的壓力增量 ， βp大的流體 ， 體積變化率大 ， 較易壓縮； βp值小的流體 ，體積變化率小 ， 較難壓縮 。 ? 壓力升高 ,體積縮小 ,溫度升高 ,體積膨脹，這是流體的又一特征，即流體的壓縮性和膨脹性 。 C時水的密度之比值 ,用 S表示 ， 有： ? 式中 ρ —— 流體的密度 ， kg/m3 ? ρw—— 4176。 單位為 kg/m3。 ? 但從微觀角度 ， δV′內(nèi)又必須包含足夠多的分子 ， 從而不失去將流體作為連續(xù)介質(zhì)處理的基礎(chǔ) 。 而一般教科書都定義： ? 這是數(shù)學(xué)上的 δV→0， 或上節(jié)中所述的宏觀無限小 。 ?167。 ?167。 而另一方面 ， Vmin/δV′=106， 也完全能體現(xiàn)出流體質(zhì)點的變化 . ? 但在某些情況下流體連續(xù)介質(zhì)的模型不再適用 。 ? 在大多數(shù)流體力學(xué)問題中 ， 這個條件能夠滿足 。 ? 有了連續(xù)介質(zhì)模型 ， 我們可認為流體及其物理量是空間和時間的單值連續(xù)可微函數(shù) ， 因此 ， 可利用微分方程等數(shù)學(xué)工具去研究流體的運動規(guī)律了 。 這就是流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè) (模型 )。 ?四 、 流體的連續(xù)介質(zhì)假設(shè) (模型 ) ? 流體是由無數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì)點組成的連續(xù)介質(zhì) 。 微元體積 δV′中的所有流體分子的總體就稱為流體質(zhì)點 。 δVδV′ δV/δm不確定 ， 出現(xiàn)隨機波動 ， 反映分子的個性 。 ?三 、 流體質(zhì)點的選取 ? 包含 P（ x,y,z） 點的微元體 δV, 包含流體質(zhì)量 δm， 求平均密度 δm/δV 。 ?二 、 流體力學(xué)研究的對象 ? 流體力學(xué)研究大量分子組成的流體的宏觀運動 ， 即大量分子的統(tǒng)計平均特性 ， 而不是微觀的分子運動 。 分子與分子之間存在空隙 。 ?167。 ? 馬赫 (March):空氣動力學(xué) — 與空間飛行器的發(fā)展有關(guān)。 ?167。 而且 ， 液體具
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