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$ V7 L; K& {+ A. p- Z! y 一、流体的物理性质
- _+ L+ \- ]$ X2 w3 N3 x5 d5 y 1．连续介质假定 ! g O _4 F L6 @4 ~: Y
（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 T+ c3 L- C; y7 B （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。 2 ?) A& H, A4 _ \" C6 v) W: Z
2．流体的密度和比容 . v5 F0 s3 J! s; h
（1）密度的定义与性质 3 W% [4 f) E& d
流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，以ρ表示。
( Z$ I8 n& H0 I$ y ) c p) X7 c ^; M5 _. W
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 5 B7 u1 l( e+ G; g2 J$ k2 G
- v* Y4 [# o. w4 L, m 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 " `( x; Q$ _1 X' u# g# D
. \3 S6 B& z8 X& A% K2 t
高压气体的密度可采用实际气体状态方程计算。
& f7 C* F3 `7 s （2）流体混合物的密度 ) f7 Z1 }0 ~% i& T
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
" h# ~6 h. i8 V6 i& u2 L : L: z d& c- u7 J/ q9 U5 g
ρA，ρB，…，ρn——各纯组分的密度，kg/m3； $ @! H# _% O3 `, A
ωA，ωB，…，ωn——混合物中各组分的质量分数，kg/kg。 1 ]/ X; N# o0 a& k
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 + ~$ F! P V, m% f
ρm＝ρAφA＋ρBφB＋ρnφn
# m1 b# s8 D" ?" G) y3 M φA，φB，φn——气体混合物中各组分的体积分数，m3/m3。
% [6 e5 ]( j# u! i$ ~4 Y) o+ c 3．流体的膨胀性和压缩性
2 Z' Q0 w1 G) d% t n8 }6 ?! V （1）膨胀性 ( k1 i5 R. l6 f8 c2 w% i
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。
4 T7 y: y0 `0 z; @5 ^- \9 R4 b$ W9 `. Z , G( I6 r% a) W/ d2 P+ R h
dT——流体温度的增量，K；
$ }; C! H. P) ]# h% R" H dv/v——流体体积的相对变化量。 . }. V! x$ I/ @3 r* E. _- ?0 {
液体的膨胀性通常可忽略不计，而气体的膨胀性相对很大。 + k# i- }" ^1 O9 b8 p$ U* g: f4 U9 |
（2）可压缩性
1 G9 \7 t8 T* m 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。
0 D9 Y/ ~1 a4 \4 Q % i: ^' D& j( z+ M5 w ?
负号表示dv与dp的变化方向相反。 ; Y0 R' D3 o- _4 V1 M ]. K
由于ρv＝1，故上式又可以写成
* O! v% e, L) W3 v1 c . f- z1 Z6 C. U& O2 I/ m) `4 N
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。 6 E' w" B, w" C, s5 H# R; T3 U6 V/ i
4．流体的黏性 8 C7 d5 _4 r$ ~% t, G! ?
（1）牛顿黏性定律
& v: z8 m3 r: ^ U9 E9 u 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。 ! y, ~' D& o; h' ^
①黏性的产生原因 ( p4 [' W" U" L* S- D
a．流体分子之间的引力（内聚力）产生内摩擦力； , G3 ?& z& ~+ k x) t
b．流体分子作随机热运动的动量交换产生内摩擦力。 - f+ M& A6 k& D, M9 [! B1 \% ~5 U& ^
②牛顿黏性定律
! d( \9 L; h5 |* g4 R$ Y1 E7 M
, M# h1 ~( f0 p% g ]8 ? τ——剪应力或内摩擦力，N/m2； ! X* ], f4 E& q0 L. o4 O! t
μ——流体的动力黏度，简称黏度，Pa·s； z2 N" I: o# l. o! @" s
dux/dy——速度梯度，1/s。 1 D) K" s. ]7 F6 x7 G2 I
负号表示τ与速度梯度的方向相反。
& y( p' ?: x" V/ H* d （2）流体的黏度 j% z1 R. o5 u, `7 I' A
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。
) ?# m! H- [! D4 v0 _ 运动黏度是指流体黏度μ与密度ρ的比值，以ν表示 4 l. L4 v2 p( u% T( }7 g1 \
- p8 i$ _! S v7 N9 f# _, K 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
3 ~1 ` {8 O7 N/ q! D3 i 1St＝100cSt＝10－4m2/s ( w" X2 ^( w$ b8 ^2 C H
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。
! R, J% R0 }0 k2 M （3）理想流体与黏性流体
, {9 z( m0 a- Q9 A8 s5 q; B- _ 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。
2 {0 y7 T6 n% j4 Y 二、流体静力学
+ y- o0 L: T- y/ F5 O# ] 1．静止流体的压力特性
( y& |1 D. U/ f, W2 l （1）静压力的定义 : ?0 {' h3 Z: o- 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。 ?, A1 w( s2 h; t' v
（2）静压力的特性
! t- n( H- t6 Z" V+ I% l5 @ 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； ; j7 Y1 x. k1 A$ t6 ^7 S: ~% |
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。
" P- P2 l6 K7 H5 K; ]: e （3）静压力的单位
+ b `: l/ |' Y' b. f 在SI单位中，压力的单位是N/m2或Pa。 ) \$ V1 X( T- T, \" A6 u4 [; Y
一些常用压力单位之间的换算关系如下： % k# a ~3 h. `: K/ R
, U" |( Y3 _1 [7 Z6 M" f& l3 f
) |! s( n2 }: ?$ t- p, C
& G C2 @7 V" I/ y/ U( i
2 S4 K) r" K( Y; D% J5 y! p
$ g) ~- n! u+ E- P | 
