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环球网校学员专用资料第1页/共10页勘察设计注册工程师流体力学张英第1节流体主要物理性质及力学模型流体主要物理性质：能够对流体静止和机械运动产生影响的性质一、流动性二、质量、密度三、粘性四、压缩性与膨胀性流体的主要物理性质一.流体的流动性流体具有易流动性，不能维持自身形状，静止流体几乎不能承受拉力和剪切力。流体的流动性受粘滞性制约。二.流体的质量和密度对于匀质流体，单位体积流体所具有的质量为流体的密度。4℃水的密度为：流体的重度：三.流体的粘滞性1）粘滞性定义：流体在运动状态下，抵抗剪切变形的能力。平板试验说明了流体的粘滞性:环球网校学员专用资料第2页/共10页两相邻液流层静止状态：两相邻液流层相对运动状态每个流体层，受到的摩擦力均与本身的相对运动方向相反，内摩擦力的作用：阻碍流体的相对运动(2)牛顿内摩擦定律由内摩擦力的特征整理出牛顿内摩擦力的数学表达式：式中：T——内摩擦力，N；τ——单位面积上的内摩擦力（即粘滞切应力）N/m2；μ——动力粘滞系数，与流体种类、温度有关，Pa·s；du/dy——速度梯度，s；环球网校学员专用资料第3页/共10页A——接触面积,m2。凡符合牛顿内摩擦定律的流体，即τ与du/dy呈过坐标原点的正比例关系的流体称为牛顿流体。(3)粘滞系数动力粘滞系数μ：是一个反映液体粘滞性大小的量。运动粘滞系数ν：因为ν具有运动学量纲，故称为运动粘滞系数。题6-1运动粘滞系数与动力粘滞系数的关系，两个系数的单位例6-1（2005年）已知空气的密度为ρ为1.205kg/m3,动力粘度（动力黏滞系数）μ为1.83×10-5Pa•s，那么它的运动粘度（运动黏滞系数）v为（）A2.2×10-5s/㎡B2.2×10-5㎡/sC15.2×10-6s/㎡D15.2×10-6㎡/s解：运动黏度答案：D例题（2011年）空气的粘性系数μ与水的粘性系数μ分别随温度的降低而（）A降低、升高B降低、降低C升高、降低D升高、升高解：液体的粘性系数μ随温度的变化规律与我们日常生活中粘滞性和流动性的概念是一致的，例如：油的温度降低，流动性变差，粘滞性增大；这一特性是大家都了解到生活常识，由此可以判断：液体温度环球网校学员专用资料第4页/共10页降低粘滞性增大、流动性降低；而气体的粘性特征与液体相反，即使不了解粘滞性的机理，也可以通过常识性知识去判断选择。答案：A流体的主要物理性质四.流体的压缩性和膨胀性1.压缩性液体受压力作用时，分子间距减小，流体的宏观体积减小，这种性质称为压缩性。体积压缩系数:每增加单位压力，流体体积的相对减小率或流体密度的相对增加率。四.流体的压缩性和膨胀性弹性系数K：是压缩系数β的倒数:不可压缩流体：例如水的体积弹性系数K≈2×109Pa,则有：增加一个大气压，水的体积相对变化率小于万分之0.5，即压缩性可以忽略，这种流体称为不可压缩流体。即：2.膨胀性温度升高，流体的宏观体积增大，称为膨胀性。体积膨胀系数体积膨胀系数即为：温度每增加1ºC，流体体积的相对增加率或流体密度的相对减小率。五.流体的力学模型环球网校学员专用资料第5页/共10页（一）流体的连续介质模型从微观上看，由于分子永不停息的热运动，决定了流体在时间、空间上都充满着不均匀性、离散性、随机性。流体质点（流体微团）：流体力学把流体微团中所有流体分子的集合称为流体质点，这里的流体微团的体积为ΔV，是一种特征体积，流体微团包含了成千上万个流体分子，宏观上充分小，微观上充分大流体的连续介质模型：流体力学将流体质点作为最基本的研究单位，流体质点之间没有空隙，连续充满流体所占有的空间，因此将流体运动作为由无数个流体质点所组成的连续介质的运动，即连续介质模型。（二）理想流体模型实际流体：指具有粘度的流体，在运动时具有抵抗剪切变形的能力，即存在摩擦力，粘性系数0。理想流体：是指既无粘性又完全不可压缩的一种假想流体，即=0，不能抵抗剪切变形。即理想流体没有阻力，没有能量损失。题6-2，题6-3理想流体概念-----假设的无粘性流体例6-2（2006年）理想流体与实际流体的主要差别在于（）A密度B黏性C压缩性D表面张力解：理想流体为假设的无黏性流体答案：B例6-3（2007年）理想流体的基本特征是（）A黏性系数是常数B不可压缩C无黏性D符合牛顿内摩擦定律解：理想流体为假设的无黏性流体答案：C环球网校学员专用资料第6页/共10页第二节流体静力学流体静力学：主要讨论流体处于静止状态下的力学平衡规律一、作用在流体上的力（一）质量力作用在每个流体质点上，其大小与流体质量成正比。如：重力、惯性力，都与质量成正比，都是质量力。单位质量力：单位质量的流体受到的质量力。单位质量力的分量可以表示为：如流体只受到重力作用，则单位质量力在三个方向的分量为：（二）表面力作用在流体的表面上，与作用面积成比例的力。如：大气压力、密闭容器液面压力等。表面力可分为：垂直于作用面的压力沿着作用面切线方向的切向力二.流体静压强及其特性静水压强的定义：静水压强的特性：1.静水压强的方向垂直指向作用面。2.静止流体中，作用于同一点各方向的静水压强大小相等。环球网校学员专用资料第7页/共10页即：静水压强的大小与作用面方位无关。题6-4，题6-5静水压强的大小与作用面方位无关，各个方向的数值相等例6-4（2007年）根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强（）A数值相等B数值不等C仅水平方向数值相等D铅直方向数值最大解：根据静水压强第二特性，同一点压强在各个方向上相等，与作用面方位无关。答案：A例6-5（2009年）静止的液体中，任一点的压强的大小与下列哪一项无关？（）A当地重力加速度B受压面的方向C该点的位置D流体的种类解：根据静水压特性，流体静压强大小与受压面的方向无关根据水静力学基本方程静水压强大小与ρ、g、h均有关。答案：B三、仅受重力作用时静水压强基本方程流体仅受到重力作用时，静水压强分布规律为：---淹没深度为h的点的压强---液面压强---液体密度---重力加速度环球网校学员专用资料第8页/共10页---淹没深度题6-6已知水深和密度，求压强，直接用公式计算即可例6-6（2005年）已知油的密度ρ为850㎏/m3，在露天油池面下5m处相对压强为（）A4.25PaB4.25kPaC41.68PaD41.68kPa解：根据静压强基本方程油面为当地大气压，相对压强p0=0，故：答案：D三、仅受重力作用时静水压强基本方程流体仅受到重力作用时，静水压强分布规律为：四、静水压强的基准和表示方法（一）.静水压强的两种计量基准：绝对压强：p’以绝对真空为零点起算的压强。相对压强：p以当地大气压为零点起算的压强。压力表的读数为相对压强。真空度：用pv表示,当相对压强为负值时，其绝对值为真空度。绝对压强=相对压强+当地大气压相对压强=绝对压强-当地大气压真空度=当地大气压-绝对压强环球网校学员专用资料第9页/共10页真空度也可以表示为：绝对压强小于大气压时，小于大气压的部分为真空度1at=98KN/m2=98KPa题6-7，题6-8，题6-10绝对压强=相对压强+当地大气压相对压强=绝对压强-当地大气压金属压力表的读数是相对压强题6-7（2009年）静止油面（油面上为大气）下3m深度处的绝对压强为下列哪一项？（）（油的密度为800kg/m3，当地大气压为100kpa）A3kpaB23.5kpaC102.4kpaD123.5kpa解：绝对压强要计及表面压强p0。根据式中p0=100kpa。答案：D四、静水压强的基准和表示方法（二）压强的三种表示方法：应力单位：单位面积上的压力。环球网校学员专用资料第10页/共10页液柱高度：米水柱mH2O、毫米汞柱大气压：常用大气压的倍数表示压力。工程大气压：标准大气压：题6-8（2006年）液体中某点的绝对压强为100kN/㎡，则该点的相对压强为（）kN/㎡（当地大气压强为1个工程大气压）A1B2C5D10解：相对压强等于绝对压强减去当地大气压强，即则p=100-98=2kpa=2kN/㎡答案：B题6-10（2005年）金属压力表的读值是（）A相对压强B相对压强加当地大气压C绝对压强D绝对压强加当地大气压解：金属压力表的读值是相对压强答案：A