一、流体的压缩性
流体是液体和气体的统称。其体积随压力和温度的变化很小,可视为不变的,如液体,称为不可压缩流体,而其体积随压力和温度有显著变化的,如气体,称为可压缩流体。
二、流体的连续性
流体是由无数分子所组成的,分子与分子之间有间隙,然而,对于工程实际,常把它们看作是曲无数流体质点(流体微团)组成的连续介质。我们可以认为表征流体质点的各种物理量(如速度、压力等)应是空间坐标的连续函数。其对于不可压缩流体的一元定常流动的连续方程式为
Q=V1A1=V2A2=VA
式中 Q——通过有效断面的流量;
V——有效断面的平均流速;
A——有效断面的面积。
三、流体的粘性
流体是由无数不断运动着的分子所组成,分子之间相互有作用力。所以,当流体作相对运动时,就会产生阻止这种相对运动的摩擦切应力。流体的这种特性,称为流体的粘性。表示粘性程度大小的量,是(动力)粘度μ和运动粘度υo
四、流体的表面张力
流体分子之间存在着相互作用力。所以位于自由表面的液体,由于分子之间力的相互作用的结果,就产生了表面张力。
五、理想流体和实际流体
理想流体是所谓假想的不具有粘性的流体。而在大自然中,实际存在的流体都是有粘性的,所以都称实际流体。
六、流体的定常流动和非定常流动
流体运动时,流体的运动参数(如密度、压力、速度)不随时间改变的流动称为定常流动;反之,随时间而改变的流动,称为非定常流动。
七、流体静力学基本方程式
p=p0+p’=p0+ρgh (1—2)
式中 p—静止重力流体内任何一点处的静水压力;
p0—自由表面上的流体静压力;
P’=ρgh (1—3)
ρ—液体的密度;
g—重力加速度;
h—任何点的淹没深度。
八、静止流体体积的边界面上各点压力之间的关系——巴斯噶定律
巴斯噶定律——静止不可压缩的流体,由于平衡流体部分边界面上的外力作
用而产生的压力,将均匀传递到该流体体积中的所有各点上(图1—2)。
九、流体能量方程式——伯努利方程式
实际流体中总流的任意两个缓变有效截面(图1—3)上的能量方程式为
Z1+p1/ρg+v12/2g=Z2+p2/ρg+ v22/2g+△H1-2
式中 Z1、Z2——两个有效截面中心距离基准面的垂直高度;
p 1、p2——在两个有效截面处的压力;
v 1、v2——在两个有效截面处的平均流速;
ρ——流体密度;
g——重力加速度;
△Hl-2——两个有效截面间的能量水头损失。
十、层流和紊流、光滑管和粗糙管
1.层流和紊流
当流速小于某一确定值时,流体是有规律的层状流动,流体质点互不干扰,流体的这种运动称为层流运动;当流速大于该确定值时,流体质点有规律的运动就受到破坏,流体质点相互干扰,而变成混乱地运动,流体的这种运动称为紊流运动。
2.层流底层、光滑管和粗糙管
紊流运动中,在靠近管壁处,由于管壁的限制和吸附,以及粘性力的作用,存在着一层很薄的流体保持层,称为层流底层。距离管壁越远,管壁的这种限锒和吸附作用的影响也就越小,流体质点的混杂能力也变强。因此,紊流中的流体是由层流底层、过渡区和紊流核心所组成。