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2025-05-14 08:25本頁(yè)面
【正文】 Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 3 流體、運(yùn)動(dòng)和力（能量）是構(gòu)成流體力學(xué)的三個(gè)基本要素，本篇將圍繞這三個(gè)要素從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面介紹流體力學(xué)的基本概念、基本定理和基本方法。 分析運(yùn)動(dòng)與力 (能量 )的定量關(guān)系的方法 ： 理論分析法 實(shí)驗(yàn)方法 數(shù)值方法（不是本教程的重點(diǎn)） Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 4 流體的微觀和宏觀特性 ? 流體分子微觀運(yùn)動(dòng) 自身熱運(yùn)動(dòng) ? 流體團(tuán)宏觀運(yùn)動(dòng) 外力引起 統(tǒng)計(jì)平均值 流體團(tuán)分子速度的統(tǒng)計(jì)平均值曲線 Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 5 流體質(zhì)點(diǎn)概念 ? 為了符合數(shù)學(xué)分析的需要，引入流體質(zhì)點(diǎn)模型 流體及其物理性質(zhì)? 描述流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)和變形引入流體質(zhì)元（流體元）模型 ： (2) 將周圍臨界體積范圍內(nèi)的分子平均特性賦于質(zhì)點(diǎn)。 (1)流體質(zhì)點(diǎn) 無線尺度，無熱運(yùn)動(dòng)，只在外力作用下作宏觀平移運(yùn)動(dòng) 。 連續(xù)介質(zhì)假說 L1 L2 L3 密度 密度局部值 分子運(yùn)動(dòng)尺度 L1 微團(tuán)尺度 L2 宏團(tuán)尺度 L3 ?流體微團(tuán)（或流體質(zhì)點(diǎn)） 宏觀上足夠小 ，以致于可以將其看成一個(gè)幾何上沒有維度的點(diǎn)；同時(shí) 微觀上足夠大 ，里面包含著許許多多分子，其行為已經(jīng)表現(xiàn)出大量分子的統(tǒng)計(jì)學(xué)性質(zhì)。 (1)可用連續(xù)性 函數(shù) B(x,y,z,t)描述流體質(zhì)點(diǎn)物理量的空間分布和時(shí)間變化； (2)由物理學(xué)基本定律建立流體運(yùn)動(dòng)微分或積分方程，并用連續(xù)函數(shù)理論求解方程。 ?連續(xù)介質(zhì)假設(shè)：假設(shè)流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)組成的介質(zhì) 。 ▲ 在剪切力持續(xù)作用下，流體能產(chǎn)生任意大的變形； ▲ 在剪切力停止作用時(shí)，流體不作任何恢復(fù)變形 ； ▲ 任意攪拌的均質(zhì)流體，不影響其宏觀物理性質(zhì)； ▲ 在流體內(nèi)部壓強(qiáng)可向任何方向傳遞； ▲ 粘性流體在固體壁面滿足不滑移條件； Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 9 流體的粘性 流體粘性的表現(xiàn) 1. 流體內(nèi)摩擦概念 牛頓在 《 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 》 (1687)中指出： 相鄰兩層流體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)存在內(nèi)摩擦作用 ,稱為粘性力 。 Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 10 流體的粘性 流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間或流層間因 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 而產(chǎn)生 內(nèi)摩擦力 以反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。 當(dāng)流體處于靜止或各部分之間相對(duì)速度為零時(shí)，流體的粘性就表現(xiàn)不出來，其內(nèi)摩擦力也就等于零。通過分子內(nèi)聚力使粘附在固壁上的流體質(zhì)點(diǎn)與固壁一起運(yùn)動(dòng)。 Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 13 現(xiàn)象： ； 有相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 。 ① 與流層的接觸面積 A成正比； /du dy② 與速度梯度 成正比 ； ③ 與流體的種類有關(guān) ； ? ?Nd u d uT A T Ad y d y??? 或? ?2N / m P aT d uA d y???? 或 即 Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 15 表示速度沿垂直于速度方向（ y）的變化率，單位為 s1。 b 39。d 39。 ???? ??? yudddyduG??與固體的虎克定律作對(duì)比： 其中 u是速度 其中 u是位移 本構(gòu)關(guān)系描述應(yīng)力和應(yīng)變之間的函數(shù)關(guān)系 Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 17 例 圓管過流斷面上的流速分布公式 ? ?2242 rRRQu ?? ?拋物線方程 drdu?? ??rRQdrdu 44???rRQ 44??? ?線性分布 0444 04034 ???? ?? rRrw rRQRQrRQ ????????)r(u)r(?0rR Fluid Mechanics and Machinery 流體力學(xué)與流體機(jī)械 B1. 流體及其物理性質(zhì) 18 粘度 /動(dòng)力粘滯系數(shù) /動(dòng)力粘性系數(shù) ????? 粘度的單位是 Pa?s(帕秒）或 kg/m?s psPa 3 ???? ??pspa 5 ???? ??水： 空氣： 常溫常壓下，
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