北航941资料北航941资料北航941资料流体工热综合第一部分工程流体力学1、流体力学的基本概念⑴连续介质的概念：连绵不断的不留任何自由空隙的流体介质称为连续介质,也可以说为只考虑其宏观运动，不考虑其微观结构的介质。补充:连续介质中一点处参数定义：①连续介质中一点的密度ρ(标量）：包含足够多分子数目且体现出均匀流体性质的最小体积元ΔV0内的平均密度.②连续介质中一点的温度T（标量）：在某瞬时与该点重合的微小流体团中所包含的大量分子无规则运动的平均移动动能的量度。③连续介质中一点的速度v（矢量）：在某瞬时与该点重合的流体质点质心的速度.⑵流体的基本性质及分类：可压缩流体↗不可压缩流体压缩性↗膨胀性流体性质↘粘性导热性扩散性补充：①流体的压缩性流体压缩性的大小用压缩系数β表示，定义为在一定温度下，压强p升高一个单位时，流体体积v或密度ρ的相对变化量。体积弹性模量E：单位体积的相对变化所需要的压强增量。液体与气体的主要区别在于其密度对压强的依存特性，即压缩性不同。液体：压缩性很小，体积弹性模量很大。研究问题时，认为其不可压缩。气体：密度随着压强的变化与热力过程有关，其压缩性决定于它的密度和当地声速.气流速度变化时，引起气体的压强和密度变化.绝能流动中，低速气流按不可压缩流体处理,高速气流必须按可压流体处理.②流体的膨胀性膨胀性：流体温度升高时,流体体积增加的特性。流体膨胀性用膨胀系数а表示，定义为在压强不变的条件下，温度升高一个单位时流体体积的相对增加量。其中T为温度。液体:膨胀系数很小，工程上一般不考虑膨胀性。气体：由完全气体的状态方程，知压强p一定时,。所以。③流体的黏性流体的黏性：流体质点具有抵抗其质点作相对运动的性质。流体的黏性只有在流体存在速度差时才能表现出来。黏性产生的物理原因：由于存在分子不规则运动的动量交换和分子间的吸引力引起的。流体的黏性用内摩擦力（黏性阻力）表示，数学表达式:式中F为做相对运动的两层流体之间接触面上的内摩擦力(N），A为接触面面积（m²），为沿接触面的外法线方向的速度梯度，为动力黏度。单位面积上的内摩擦力(称为切应力）:(N/m²）内摩擦力（称为切应力）方向：当流体层被快层带动时，方向与运动方向一致。当流体层被慢层阻滞时，方向与运动方向相反.无黏性流体（理想流体）：黏度为零（=0）的流体或匀速运动（=0)的均匀流体。理想流体的绝热流动为等熵流动。黏性的影响因素：1.流体的性质与温度。气体：黏度随温度升高而增大.（原因：分子热运动加剧,分子间动量交换加剧）液体:黏度随温度升高而迅速减小。（原因：分子间距增大，内聚力减小）2.流体的黏度随压强的增加而增加。区分动力黏度和运动黏度：运动黏度:④流体的导热性流体的导热性：流体热量由温度高的地方向温度低的地方传递的性质。热量的传递方式：1.热传导（不同温度的物体和流体之间、流体不同温度的个部分之间的分子动能相互传递而产生的能量传递,以及分子无规则的热运动和自由电子运动产生热量的传递）2。热对流（不同部分的分子相对位移，把热量从一处带到另一处传递,仅存在于运动的流体)3.热辐射(流体放射出辐射粒子时,转化本身的内能而辐射出能量的现象，流体温度越高，辐射能力越强）⑤流体的扩散性流体的扩散性：流体的密度分布不均匀时，流体的质量从高密度区迁移到低密度区的性质。流体的扩散分为自由扩散和交互扩散。⑶广义牛顿内摩擦定律流体的内摩擦力根据牛顿内摩擦力定律确定。符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体，如水、空气和气体。数学表达式为：式中F为做相对运动的两层流体之间接触面上的内摩擦力(N）,A为接触面面积(m²)，为沿接触面的外法线方向的速度梯度，为动力黏度.牛顿内摩擦定律定义:单位面积上的内摩擦力（称为切应力）:（N/m²)内摩擦力（称为切应力）方向：当流体层被快层带动时，方向与运动方向一致.当流体层被慢层阻滞时，方向与运动方向相反。⑷流线方程:流线：在给定的瞬时t，流场中位于流线上的各流体质点的速度向量均与曲线在相应点的切线相重合（在给定的瞬时t,流线上任一点的切线方向与位于该点流体质点的速度方向一致）。流线的特性：①在定常流动中,流体质点的流线与迹线一定重合。在非定常流动中，流线迹线一般不重合，而是分别为两条不稳定曲线.②一般情况下，流线不能彼此相交。特殊情况如图。绕翼型的流线奇点处的流线流线上取一点M（x，y,z）,速度V在三个坐标轴x，y，z投影分别为Vx，Vy，Vz，速度V与三坐标轴夹角余弦分别为。点M（x，y，z）附近沿流线取ds，则流线与三坐标轴夹角余弦分别为。流体质点