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" ` L: _' n- i& x9 `4 y 一、流体的物理性质 7 m* ?9 @% A3 x; I% e: ?6 U
1．连续介质假定 . e- U! R+ K# J# D8 O! Q
（1）将流体视为由无数微团或质点组成的密集而无间隙的连续介质； 6 w/ O9 o& ]' L* d4 R* z
（2）连续性假设并不是在任何情况下都适用，如高真空下的气体就不能视为连续介质。 $ ~: g6 C9 R# _# b# N- h6 ?
2．流体的密度和比容 2 y @. B( a1 D* v" n h) O
（1）密度的定义与性质 ' q- N5 Y. \5 E- X$ y+ D: A
流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。
- F( V: ^2 I9 C h5 [! [4 ?. b
7 u9 n9 U# ~/ I4 z6 e+ _ 比体积是指密度的倒数，以符号υ表示，它是指单位质量流体所占有的体积，即
4 A- ]! l+ {/ y+ C- z2 X& I$ `7 f . Y. }: Z: [- q# s
液体的密度随着压力和温度的变化很小，一般可忽略不计，因此ρ＝常数。气体的密度随温度、压力改变较大。低压气体的密度可近似按理想气体状态方程计算
( F/ S( T: T# Y ; ?: K6 ?0 `8 E$ ^; \
高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。 5 k; G, ^: P, V) g5 L# n
（2）流体混合物的密度 4 S7 |. g+ a9 I5 S& C- F3 z
①液体混合物的组成常用质量分数表示。以1kg液体混合物为基准，设各个组分在混合前后体积不变（理想溶液），则1kg混合物的体积等于各组分单独存在时体积之和，即 9 s0 P5 y/ s+ n, o0 I; _- X
) {$ B% H" D4 D+ }- _7 p) ` ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3；
0 h9 N: q! i* {' I: r- O. p& h3 d) X ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。 ' B7 Q" O* d( ]4 P' I
②气体混合物的组成常用体积分数φ表示。以1m3气体混合物为基准，各组分的质量分别为φAρA，φBρB，φnρn，则1m3气体混合物的质量等于各组分质量之和，即
/ n0 m- ^2 J0 V) x/ _ ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
: P6 ?3 V( g' F φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
) Y: E* d) T, `4 o 3．流体的膨胀性和压缩性
0 D$ \, b# g7 U+ z* m （1）膨胀性 . z/ B2 H. \2 F/ b3 T$ F
流体的膨胀性是指流体温度升高时其体积会增大的性质。膨胀性的大小用体积膨胀系数α表示。
5 m A0 o7 u/ _9 k. ^/ \ 2 ^$ V& P# U1 |) s& l5 [. y- F
dT——流体温度的增量，K； 5 h& k! W$ D! L$ M3 T9 A. L3 H
dv/v——流体体积的相对变化量。 # Y2 Z0 T6 M" |9 V% l
液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。 - v( B% G2 ^- P3 m' H7 `" J# H
（2）可压缩性 - { Y3 Y) a+ o; e
可压缩性是指流体受压力作用其体积会减小的性质。流体可压缩性的大小用体积压缩系数β来表征。
/ V+ a' q, V9 Y
. d9 [6 M; l8 s/ D, B/ _: j 负号表示dv与dp的变化方向相反。
& h0 D3 P: e8 X3 ^% t% l 由于ρv＝1，故上式又可以写成
) ]) K. ?2 F3 z 5 d* N* o2 n8 b: T2 C
由β的表达式知，β值越大，流体越容易被压缩；反之，不易被压缩。 5 e- W# O6 t: Y) F: J/ {
4．流体的黏性 . X. o. i; R1 H, i$ I+ j
（1）牛顿黏性定律 4 R1 { d2 [" G3 f( M# y+ M
流体在运动时，任意相邻流体层之间存在着抵抗流体变形的作用力，称为剪切力（内摩擦力）。流体的黏性是指流体所具有的在其内部产生阻碍自身运动的特性。 0 k/ c- l! K% i$ M4 p" r2 k
①黏性的产生原因 o% j/ n( H# a# @7 ~. Y
a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力； 6 J r1 r3 i" O' y* K
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。 % m! T! O) V( }; m% i" u- I$ Q0 O1 G
②牛顿黏性定律
; L# Z U, h5 T; \5 b
* u7 \- G! \/ m τ——剪应力或内摩擦力，N/m2；
+ f$ O' ?; H4 L4 C e μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s； + Z) V0 J& R8 L0 K/ Z2 T
dux/dy——速度梯度，1/s。 ! G9 L6 ^/ V3 J" d. x* e7 V5 E
负号表示τ与速度梯度的方向相反。 * p* D8 L6 w7 B: J$ U C
（2）流体的黏度
3 ~+ }/ c( k8 w M3 W μ表示单位速度梯度下流体的内摩擦力，它直接反映了流体内摩擦力的大小。在SI制中，μ的单位为N·s/m2或Pa·s。以前单位有泊（P）或厘泊（cP），换算关系为：1Pa·s＝10P＝1000cP。 ' @# A, Q8 g0 i* j- H5 }0 ]& {
运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示 $ W" w/ Q0 ]+ z# b5 D* t& a6 y
& R+ v5 i$ F9 ~7 e* |# u1 O! b
在SI制中，ν的单位为m2/s，其非法定单位为cm2/s（St），它们的关系为
: p$ i; o$ s( ~ 1St＝100cSt＝10－4m2/s
1 p1 [2 F* A. u7 u 当温度升高或压力降低时，液体黏度降低；温度降低、压力升高时，液体黏度增大。当温度升高时，气体黏性增大；当压力提高时，气体黏度减小。
: [/ Z/ x+ [+ I( D （3）理想流体与黏性流体
8 R% B0 M/ V9 H* d; W+ m 黏性流体或实际流体是指具有黏性的流体。理想流体是指假想的、完全无黏性（μ＝0）的流体。 0 i6 o- ]* r$ C l/ ^1 L
二、流体静力学 9 o5 L* F* V, ]7 p3 M0 P
1．静止流体的压力特性
6 D) n/ r: i7 F* x- q3 a) } （1）静压力的定义
. x& F0 n9 k" h 静止流体内部没有剪应力，只有法向应力。静压力是指法向应力，以p表示。 ) u7 i$ m5 X, M0 I
（2）静压力的特性
; d$ {, w6 b/ R( K4 T3 k ①流体静压力垂直于其作用面，其方向为该作用面的内法线方向； % v; F5 B3 Y* ]) v1 V- i3 x
②静止流体中任意一点处的静压力的大小与作用面的方位无关，即同一点上各方向作用的静压力值相等。
0 M& I5 _! ]# ^ （3）静压力的单位 : m& X( R1 n% r' f; t0 @# c
在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。 # X. v5 Q1 w. ?: A! m! m4 R% R/ i
一些常用压力单位之间的换算关系如下： - ^* }% S) M$ X4 m9 k$ m: v. `& a& O H" ]
T; h+ [" j+ X, b& H5 S! y4 Z, j) }/ o/ R
6 ^: `# W; y$ ^: A' W+ I: v
2 m* V/ m3 O+ J" h0 R
3 a5 h/ F6 o7 p | 
