与过渡、涡流动力学和非定常流等继续研究外,更主要的 是转向研究石油、化工、能源、环保等领域的流体力学问 题,并与相关的邻近学科相互渗透,形成许多新分支或交 叉学科,如计算流体力学、实验流体力学、可压缩气体力 学、磁流体力学、非牛顿流体力学、生物流体力学、多相 流体力学、物理-化学流体力学、渗流力学和流体机械流 体力学等。一般来说,这些新的分支或交叉学科所研究的 现象或问题都比较复杂,要想很好地解决它们,实际上是 对流体力学研究人员的一次大挑战。现有的流体力学运动 方程组不能完全准确地描述这些现象和新问题,试图用现 有的方程组和纯计算的方法去解决这些问题是相当困难的, 唯一可行的道路是采用纯实验或实验与计算相结合的方法 近年来在一些分支或交叉学科(如多相流等)中采 2021/220 13
2021/2/20 13 与过渡、涡流动力学和非定常流等继续研究外，更主要的 是转向研究石油、化工、能源、环保等领域的流体力学问 题，并与相关的邻近学科相互渗透，形成许多新分支或交 叉学科，如计算流体力学、实验流体力学、可压缩气体力 学、磁流体力学、非牛顿流体力学、生物流体力学、多相 流体力学、物理-化学流体力学、渗流力学和流体机械流 体力学等。一般来说，这些新的分支或交叉学科所研究的 现象或问题都比较复杂，要想很好地解决它们，实际上是 对流体力学研究人员的一次大挑战。现有的流体力学运动 方程组不能完全准确地描述这些现象和新问题，试图用现 有的方程组和纯计算的方法去解决这些问题是相当困难的， 唯一可行的道路是采用纯实验或实验与计算相结合的方法。 近年来在一些分支或交叉学科（如多相流等）中采
用这种方法,获得了较好的效果,大大推动了实验技术的 发展。 13世纪以前,我国在流体力学原理的应用方面做出了 巨大贡献,曾领先于世界。新中国建立以后,随着工农业 的建设,在这方面的工作得到迅猛发展,建造了众多的各 级重点实验室,不仅解决了无数的生产实际问题,而且还 培养了一支具有较高水平的理论和实验队伍。完全可以相 信在今后的社会主义现代化建设事业中,通过流体力学工 作者的不断努力,我国的流体力学事业必将有更大的发展。 2021/220 14
2021/2/20 14 用这种方法，获得了较好的效果，大大推动了实验技术的 发展。 13世纪以前，我国在流体力学原理的应用方面做出了 巨大贡献，曾领先于世界。新中国建立以后，随着工农业 的建设，在这方面的工作得到迅猛发展，建造了众多的各 级重点实验室，不仅解决了无数的生产实际问题，而且还 培养了一支具有较高水平的理论和实验队伍。完全可以相 信在今后的社会主义现代化建设事业中，通过流体力学工 作者的不断努力，我国的流体力学事业必将有更大的发展
第二节流体的特征和连续介质假设 一流体的定义和特征 物质常见的存在状态是固态、液态和气态,处在 这三种状态下的物质分别称为固体、液体和气体。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。但这样说是不严格的,严 格地说应该用力学的语言来叙述:在任何微小剪切力 的持续作用下能够连续不断变形的物质,称为流体。 根据上述定义,流体显然不能保持一定的形状,即具 有流动性。但流体在静止时不能承受切向力,这显然 与固体不同。固体在静止时也能承受切向力,发生微 2021/220 15
2021/2/20 15 第二节 流体的特征和连续介质假设 一 流体的定义和特征 物质常见的存在状态是固态、液态和气态，处在 这三种状态下的物质分别称为固体、液体和气体。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。但这样说是不严格的，严 格地说应该用力学的语言来叙述：在任何微小剪切力 的持续作用下能够连续不断变形的物质，称为流体。 根据上述定义，流体显然不能保持一定的形状，即具 有流动性。但流体在静止时不能承受切向力，这显然 与固体不同。固体在静止时也能承受切向力，发生微
微小变形以抗拒外力,一直达到平衡为止。只要作用力保 持不变,固体的变形就不再变化。 流体和固体具有上述不同性质是由于分子间的作用力 不同造成的。在相同体积的固体和流体中,流体所含的分 子数目比固体少得多,分子间的空隙就大得多,因此流体 分子间的作用力小,分子运动强烈,从而决定了流体具有 流动性和不能保持一定形状的特性。流体中所包括的液 体和气体除具有上述共同特性外,还具有如下的不同特性: 液体的分子距和分子的有效直径差不多是相等的,当对液 体加压时,只要分子距稍有缩小,分子间的斥力就会增大 以抵抗外压力。所以,液体的分子距很难缩小,即液体很 不易被压缩,以致一定重量的液体具有一定的体积,液体 的形状取决于容器的形状,并且由于分子间吸引力的 2021/220 16
2021/2/20 16 微小变形以抗拒外力，一直达到平衡为止。只要作用力保 持不变，固体的变形就不再变化。 流体和固体具有上述不同性质是由于分子间的作用力 不同造成的。在相同体积的固体和流体中，流体所含的分 子数目比固体少得多，分子间的空隙就大得多，因此流体 分子间的作用力小，分子运动强烈，从而决定了流体具有 流动性和不能保持一定形状的特性。 流体中所包括的液 体和气体除具有上述共同特性外，还具有如下的不同特性： 液体的分子距和分子的有效直径差不多是相等的，当对液 体加压时，只要分子距稍有缩小，分子间的斥力就会增大 以抵抗外压力。所以，液体的分子距很难缩小，即液体很 不易被压缩，以致一定重量的液体具有一定的体积，液体 的形状取决于容器的形状，并且由于分子间吸引力的
作用,液体有力求自身表面积收缩到最小的特性。所以, 当容器的容积大于液体的体积时,液体不能充满容器,故 在重力的作用下,液体总保持一个自由表面(或称自由液 面),通常称为水平面。 气体的分子距比液体的大,在0°C、1个标准大气压强 (101325Pa)下,气体的平均分子距约为33×10cm, 其分子平均直径约为2.5×108cm,分子距比分子平均直 径约大十倍。因此,只有当分子距缩小很多时,分子间才 会出现斥力。可见,气体具有很大的压缩性。此外,因其 分子距与分子平均直径相比很大,以致分子间的吸引力微 小,分子热运动起决定性作用,所以气体没有一定形状, 也没有一定的体积,它总是能均匀充满容纳它的容器而不 能形成自由表面。 2021/220 17
2021/2/20 17 作用，液体有力求自身表面积收缩到最小的特性。所以， 当容器的容积大于液体的体积时，液体不能充满容器，故 在重力的作用下，液体总保持一个自由表面(或称自由液 面)，通常称为水平面。 气体的分子距比液体的大，在0℃、1个标准大气压强 （101325Pa）下，气体的平均分子距约为3.3× 10 -7cm， 其分子平均直径约为2.5×10-8cm，分子距比分子平均直 径约大十倍。因此，只有当分子距缩小很多时，分子间才 会出现斥力。可见，气体具有很大的压缩性。此外，因其 分子距与分子平均直径相比很大，以致分子间的吸引力微 小，分子热运动起决定性作用，所以气体没有一定形状， 也没有一定的体积，它总是能均匀充满容纳它的容器而不 能形成自由表面