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流体的概念及模型
- 1.流体的定义:流体包含液体和气体。凡是没有一定形状,易于流动的物质称为流体。
- 2.流体的特征:(1)没有固定形状,不抗拉力,不抗微小剪切力,流动性 (2)压缩性,膨胀性
- 3.连续介质模型:流体不是由分子构成的,而是有无限多的彼此间没有空隙,且完全充满所占空间的流体微小质点所组成的连续介质。
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流体的密度测定
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1.流体的密度:单位体积所有的质量。
- 对均质流体:ρ=M/V
- 对非均质流体:ρ=lim △M/△V=dM/dV(△V趋近于0)
- 单位:(1)国际单位:kg/立方米
(2)物理单位:g/立方厘米
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2.重度:单位体积流体所具有的重量。
- 对均质流体:r=G/v
- 对非均质流体:r=lim △G/△V=dG/dV
- 单位:(1)国际单位:N/立方米(2)物理单位:dyn/立方米(3)工程单位:kgf/立方米
- 3.流体的相对密度(无单位):某种液体的密度与标准大气压下,温度为4℃时纯水的密度的比值。常用d表示。d= ρ/ρ水
- 4.气体的相对密度:在同温同压下,气体的密度与空气的密度之比。(0℃,标准大气压)
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流体的黏滞性与黏度的测定
- 1.概念:粘滞性是指当流体内部质点发生相对运动时,而产生切向阻力的性质,也称为黏性。(内摩擦力)
特性:是流体中发生机械能损失的根源。
- 2.黏性产生的原因:是流体抵抗变形的能力,是流体的固有属性。
- 3.牛顿内摩擦定律:液层间内摩擦力大小T的大小(也就是切向力F的大小)与液体性有关,并与速度梯度du/dy和接触面积A成正比,而与接触面上压力无关。即:T= ±uA du/dy
黏性切应力:τ=T/A= ±u du/dy
- 4.牛顿流体:空气,水,原油
非牛顿流体:血液,钻井液,压裂液,淀粉
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5.黏度的表示及单位
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动力黏度
- 符号:u 单位:国际pa·s 物理泊(p)厘泊(cp)
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运动黏度
- 符号:v(niu)单位:国际平方米/s 物理平方厘米/s 斯(st)厘斯(cst)
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流体的其他物理性质
- 1.流体的压缩性(1)定义:在温度不变的条件下,流体的体积随压力增大而缩小的性质称为流体的压缩性。Bp=dv/v/dp=-dv/v 1/p
(2)可压缩流体:p=const 不可压缩流体:p= ρRt
- 2.流体的膨胀性:压力不变时,流体温度升高,其体积增大的性质称为膨胀性。Bt=dv/v/dt
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3.表面张力(1)定义:液体表面具有收缩趋势的力,这种存在于液体表面上的张力为表面张力。(2)毛细管现象:在毛细管中,这种张力可以引起显著的液面上升和下降。
- 内聚力:液体分子间的吸引力
- 附着力:液体与固体分子间的吸引力