第一章 流体及其物理性质
➢ 流体的定义及特征 ➢ 流体的基本物理性质
流体的密度和重度 流体的压缩性和膨胀性 流体的黏性
➢ 流体的表面性质 ➢ 作用在流体上的力
流体的定义及特征
➢ 1、定义： ➢ 通常说能流动的物质为流体，液体和气体易流动，我
们把液体和气体称之为流体。 ➢ 力学的语言：在任何微小剪切力的持续作用下能够连
第一章
流体的密度和重度
密度ρ：流体单位体积内所具有的质量。
m V
kg
m3
式中 ρ——流体的密度，kg／m³；m——流体的质量，kg； V——流体的体积，m³。
流体的相对密度：流体的相对密度是指某种流体的密度 与4℃时水的密度的比值，用符号d来表示。
d f / w
式中：f —流体的密度，kg／m³；w —4℃时水的密度，kg／m³；
重度γ：流体单位体积的重量称为重度。
关系： γ= ρg （g=9.807m/s²)
G V
N m3
第一章
压缩性和膨胀性
流体的黏性
表面性质 流体上的力
流体的压缩体积缩小的性质称为压缩性。 ➢ 流体温度升高时，流体体积增大的性质称为膨胀性。
流体压缩性的大小用压缩率κ来表示。它表示当温度保持不变时，单位 压力增量引起流体体积的相对缩小量 ，单位为 1 / Pa 。
➢ 毛细现象
压缩性和膨胀性
流体的黏性 表面性质 流体上的力
第一章
毛细现象
➢ 润湿管壁的液体在细 管中升高，而不润湿 管壁的液体在细管中 下降的现象称作毛细 现象。
➢ 能够发生毛细现象的 管子称作毛细管。
➢ 毛细现象是由表面张 力和接触角决定的。
P θ
A h
P0
B
C
压缩性和膨胀性 流体的黏性
表面性质 流体上的力
压缩性和膨胀性
流体的黏性
表面性质 流体上的力 第一章
续不断变形的物质，称为流体。 ➢ 2、特性 ➢ 具有流动性和不能保持一定形状的特性 ➢ 液体：很不易被压缩；气体：具有很大的压缩性。 ➢ 3、流体连续介质假设 ➢ 在流体力学中，取流体微团来作为研究流体的基元。
所谓流体微团是一块体积为无穷小的微量流体，由于 流体微团的尺寸极其微小，故可作为流体质点看待。 这样，流体可看成是由无限多连续分布的流体微团组 成的连续介质。
第一章
作用在液体上的力
➢ 表面力
表面力是指作用在流体中所取某部分流体体积表面上的 力，也就是该部分体积周围的流体或固体通过接触面作 用在其上的力。
➢ 质量力
质量力是指作用在流体某体积内所有流体质点上并与这 一体积的流体质量成正比的力，又称体积力。在均匀流 体中，质量力与受作用流体的体积成正比。是一种非接 触力。
流体运动时，在流层之间产生内摩擦的特性。
➢ 内摩擦定律
相邻两层流体间的内摩擦力Τ的大小与两流层的接触面积 A和速度差dv成正比，与两层流体间的距离dy成反比，并 与流体种类及温度有关。 A dv N
dy
μ表征流体种类及温度影响的一个比例常数。（动力黏度）
运动黏度
➢ 温度对黏度的影响： 温度升高，液体黏度下降，气体黏度升高。
1 dV
dp V
在工程实际中常常忽略液体压力变化时体积的改变，把液 体的密度视为常数，这种液体称为不可压缩流体。
流体膨胀性的大小用体胀系数来表示，它表示当压力不变时，升高一个 单位温度所引起流体体积的相对增加量，单位为 1/℃ 。
v
1 dt
dV V
流体的黏性
表面性质 流体上的力
第一章
➢ 黏性
压缩性和膨胀性
流体的黏性
表面性质 流体上的力
第一章
液体的表面性质
➢ 表面张力
表面张力的形成主要取决于分界面液体分子间的吸引力， 也称为内聚力
定义：
当自由表面收缩时，在收缩的方向上必定有与收缩方向 相反的作用力，这种力称为表面张力。在不相混合的液 体间以及液体和固体间的分界面附近的分子都将受到两 种介质吸引力的作用，沿着分界面产生表面张力，通常 称为交界面张力。 表面张力σ的大小以作用在单位长度上的力表示，单位 为N／m。