流体的性质
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化工原理流体知识点总结一、流体的基本性质1. 流体的定义流体是指在受到作用力的情况下,能够流动的物质,包括液体和气体。
2. 流体的分类(1)牛顿流体:满足牛顿流体定律的流体,即剪切应力与剪切速率成正比。
(2)非牛顿流体:不满足牛顿流体定律的流体,如塑料、胶体等。
3. 流体的性质(1)密度:单位体积流体的质量,通常用ρ表示,单位kg/m³。
(2)粘度:流体流动时的内部摩擦阻力,通常用η表示,单位Pa·s或mPa·s。
(3)表观黏度:流体在管道中流动时表现出的粘度,通常用μ表示,单位Pa·s或mPa·s。
(4)流变性:流体在外力作用下的形变特性,包括剪切流变和延伸流变。
4. 流体的运动(1)层流:流体呈层状流动,流线平行且不交叉。
(2)湍流:流体呈旋涡形式混合流动,流线交叉且无规律。
二、流态力学1. 流体静压(1)静压力:流体在容器中受到的压力,通常用P表示,单位Pa。
(2)流体的压强:P = ρgh,其中ρ为流体密度,g为重力加速度,h为液面高度。
(3)帕斯卡定律:在静止流体中,内部任意一点的压力均相等。
2. 流体动压(1)动压力:流体在流动状态下受到的压力。
(2)动压公式:P = 0.5ρv²,其中ρ为流体密度,v为流体的流速。
3. 流体的质量守恒(1)连续方程:描述流体在流动中的质量守恒关系。
(2)连续方程公式:ρ1A1v1 = ρ2A2v2,其中ρ为流体密度,A为管道横截面积,v为流速。
4. 流体的动量守恒(1)牛顿第二定律:描述流体在流动中的动量守恒关系。
(2)牛顿第二定律公式:F = ρQ(v2 - v1),其中F为管道上流体受到的合力,Q为流体流量,v为流速。
三、流体的运动1. 流体的流动类型(1)层流:小阻力、流速较慢。
(2)湍流:大阻力、流速较快。
2. 流体的流动参数(1)雷诺数:描述流体流动状态的无量纲参数,Re = ρvD/η,其中D为管道直径。
Shanghai Jiao Tong University第一章流体的基本性质Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai Jiao Tong University流体的易流动性(fluidity)流体的易变形形(deformability)流体的粘性(viscosity)流体的可压缩性(compressibility)Shanghai Jiao Tong University流体的易流动性:流体间的分子作用力较小,很难象固体那样保持一定的固定形状,只要有外界的作用力或能量(势能)不平衡,就会发生流动。
固体:分子间作用力大,分子只能在平衡位置作微小振动,有固定形状,能承受压力,拉力,剪切力。
气体:分子间作用力很小,分子接近自由运动,没有固体形状和体积,不能承受拉力,剪切力。
液体:分子间作用力介于固体和气体之间,没有固体形状,但有一定的体积,不能承受拉力,剪切力。
Shanghai Jiao Tong University流体的易变形性:在受到剪切力持续作用时,固体的变形一般是微小的(如金属)或有限的(如塑料),但流体却能产生很大的甚至无限大(只作用时间无限长)的变形。
当剪切力停止作用后,固体变形能恢复或部分恢复,流体则不作任何恢复。
在弹性范围内,固体变形与作用力成正比,遵守Hooke定律,固体内的切应力由剪切变形量(位移)决定;而流体内的切应力与变形量无关,由变形速度(切变率)决定,遵守Newton内摩擦定律。
Shanghai Jiao Tong University流体的粘性:当相邻两层流体之间发生相对运动时,在两层流体的接触面会产生对于变形的抗力,与固体不同的是,这种抗力不是与流体的变形大小有关,而是与流体的变形速度成比例,流体这种抵抗变形的特性就称为粘性。
固体:固体表面之间的摩擦是滑动摩擦,即摩擦力,摩擦力与固体表面状况有关。
Shanghai Jiao Tong University液体:当两层液体作相对运动时,两层液体分子的平均距离加大,吸引力随之增大,这就是分子内聚力。
流体力学总结第一章流体及其物理性质1. 流体:流体是一种受任何微小剪切力作用都能连续变形的物质,只要这种力继续作用,流体就将继续变形,直到外力停顿作用为止。
流体一般不能承受拉力,在静止状态下也不能承受切向力,在任何微小切向力的作用下,流体就会变形,产生流动 2. 流体特性:易流动(易变形)性、可压缩性、粘性 3. 流体质点:宏观无穷小、微观无穷大的微量流体。
4. 流体连续性假设:流体可视为由无数连续分布的流体质点组成的连续介质。
稀薄空气和激波情况下不适合。
5. 密度0limV m m V V δδρδ→==重度0lim V G Gg V Vδδγρδ→===比体积1v ρ=6. 相对密度:是指*流体的密度与标准大气压下4︒C 时纯水的密度〔1000〕之比w wS ρρρ=为4︒C 时纯水的密度13.6Hg S = 7. 混合气体密度1ni ii ρρα==∑8. 体积压缩系数:温度不变,单位压强增量引起的流体体积变化率。
体积压缩系数的倒数为体积模量1P PK β=9. 温度膨胀系数:压强不变,单位温升引起的流体体积变化率。
10. 不可压缩流体:流体受压体积不减少,受热体积不膨胀,密度保持为常数,液体视为不可压缩流体。
气体流速不高,压强变化小视为不可压缩流体 11. 牛顿内摩擦定律:du dyτμ=黏度du dyτμ=流体静止粘性无法表示出来,压强对黏度影响较小,温度升高,液体黏度降低,气体黏度增加μυρ=。
满足牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体。
12. 理想流体:黏度为0,即0μ=。
完全气体:热力学中的理想气体第二章流体静力学1. 外表力:流体压强p 为法向外表应力,内摩擦τ是切向外表应力〔静止时为0〕。
2. 质量力〔体积力〕:*种力场对流体的作用力,不需要接触。
重力、电磁力、电场力、虚加的惯性力 3. 单位质量力:x y z Ff f i f j f k m==++,单位与加速度一样2m s 4. 流体静压强:1〕流体静压强的方向总是和作用面相垂直且指向该作用面,即沿着作用面的内法线方向2〕在静止流体内部任意点处的流体静压强在各个方向都是相等的。