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二、连续介质模型一流体的密度、重度和比容二流体的压缩性与热胀性二流体的压缩性与热胀性流体内部两流层的接触面上产生内摩擦力,又称流动切应力或粘性力粘性力方向流速大的流体层粘性力方向与流速相反阻碍流动流速小的流体层粘性力方向与流速相同促进流体层加速可以理解为初始条件,即使处于静止状态的流体流动起来牛顿内摩擦定律表示成切应力为负号的意义负号表示切应力的方向,表示切应力的符号与速度梯度相反从物理上我们可以给τ另一种解释——动量通量,即单位时间通过单位面积的动量。或说是靠近平板的流体从固体表面获得x方向的动量,然后由于粘性的作用沿-y方向传递动量从高速区传向低速区,速度梯度可以看作是动量传递的“推动力”动力粘度速度梯度为一个单位时所产生的切应力单位:牛·秒/米2或帕·秒运动粘度为便于“三传”的类比,牛顿内摩擦定律可写为值越大,随分子扩散而发生的动量传递越强烈,故流体的流动性越差(下表为水与空气的粘度比较)表1-3水与空气的粘度(标准大气压)1.4牛顿流体与非牛顿流体1.5流体的静压1.5流体的静压1.6流体静压平衡方程x轴方向上静压力的合力为用X、Y、Z表示单位质量流体的质量力在x,y,z轴方向的投影,设流体密度为ρ,则作用在微元六面体上的质量力在三个轴向的分力分别为上式即为流体静力平衡微分方程,又称为欧拉平衡方程。“”是以“A”为中心,所以有“1/2”,也有不用“1/2”的,结论一样。图1-4流体静压平衡式(1-22)即不可压缩流体静力学基本方程。从公式可见,静止流体中,同一水平面上各点静压相等。公式(1-23)表明,只受重力作用的静止流体中,各静压头与位压头之和相等。1.7气体的位压头与静压头1.7气体的位压头与静压头【例1-3】设有一炉膛内充满静止的热气体,炉气t气=1027℃,炉气在标准状态下的重度为气=12.75[N/m3],炉外大气温度t空=27℃,空=12.68[N/m3]。当炉门口中心平面上内外压力相等时,求中心以上1.5[m]水平面上的炉气静压头(图1-8)。炉内Ⅰ面上的静压头按公式(1-25)【例1-4】用充汞的U形管测水槽内Ⅰ面的静压,得汞柱高差为12[毫米](见图1-9),求该水平面的静压头。已知H=0.02[米]。因常温空气的重度与水及汞的重度相比要小很多,故右边第一项可略去不计,则上式简化成