大学流体力学课件3-第一章流体的基本概念.ppt

第一章第一章 流体的基本概念流体的基本概念p 流体的基本概念流体的基本概念 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念p 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 惯性惯性 粘性粘性 压缩性压缩性 表面张力表面张力第一章第一章 流体的基本概念流体的基本概念1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念一、流体的特征一、流体的特征从微观结构上：从微观结构上：流体流体 固体固体-分子间隙分子间隙 大小-分子运动形式分子运动形式 移动，转动移动，转动，振动例：加热铁 T分子能量，振幅迁移分子数溶解(固液)1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念从宏观力学特性上从宏观力学特性上:固体抗：拉力压力剪力流体抗：压力一定的剪应力如图，用金属铆钉，可抗剪力;若孔中加水，则不可抗剪力易流性：易流性：静止流体不能抗剪力，在很小的剪应力的作用下，流体就会发生连续不断的变形。水往低处流，是指即使在很微小的沿地形坡度方向的重力分量的作用下，流体就在不停地变形-即流动。1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念流体的分类流体的分类:(依聚态的特点)液体液体 具有一定的体积，有自由液面气体气体 没有一定的体积，无自由液面，流动性更大 1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念二、连续介质的概念二、连续介质的概念 (continuousmedium)抽象的物质简化模型（类似于材料力学中的均匀体，理论力学中的刚体）从微观运动上看：从微观运动上看：从物理学的观点出发，流体的分布在时间上和空间都是不连续的;如图中A、B两点，参数不定。1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念宏观机械运动：宏观机械运动：工程应用中多数研究风速、河流、管流，感兴趣的是流体的宏观特性，是大量流体分子的行为和是大量流体分子的行为和作用的统计规律和宏观效果，作用的统计规律和宏观效果，如一杯水，我们注重它是否静止，不管其具体各分子是否静止。故在流体力学中，力求引入引入一个宏观的流体模型代替真实的分子结构。连续介质模型：连续介质模型：1753年，由瑞典学者欧拉欧拉(Euler)首先采用，将流体看作是充满所在空间，彼此之间没有空隙存在的无数质充满所在空间，彼此之间没有空隙存在的无数质点所组成的连续体。点所组成的连续体。（这些质点也称微团）1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念连续介质的合理性：连续介质的合理性：1cm3的水含有分子个数：1cm3的气体含有分子个数：标准状态下 故质点本身的几何尺寸相对于流体空间或流体中的固体而言可取为无穷小，可忽略不计，但其又包含了足够多的流体分子，足以显示出分子运动的宏观特性。1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念连续介质模型的意义：连续介质模型的意义：连续介质模型是对实际流体物质结构的简化实际流体物质结构的简化，使分析问题时带来两大方便：(1)摆脱了复杂的微观分子运动摆脱了复杂的微观分子运动，着眼于所关心的宏观机械运动；(2)能充分利用连续函数这一数学工具，将反利用连续函数这一数学工具，将反映流体宏观特性的各个物理量映流体宏观特性的各个物理量，如，v,p等，都可以看作是时间和空间的连续函数。1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念连续介质模型的使用限制：连续介质模型的使用限制：不适用于不适用于 (1)稀薄气体(2)对宏观特性如粘性、表面张力等的 微观机理研究1-1 流体的特征流体的特征 连续介质的概念连续介质的概念 小小 结结 u流体比固体分子间隙大流体比固体分子间隙大u 流体不能抵抗拉力流体不能抵抗拉力u 流体可看作连续介质流体可看作连续介质