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 19
2021/2/20 19 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
2021/2/20 20 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
2021/2/20 21 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 22
2021/2/20 22 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
流体连续介质假设 从微观角度看,流体和其它物体一样,都是由大量不 连续分布的分子组成,分子间有间隙。但是,流体力学所 要研究的并不是个别分子的微观运动,而是研究由大量分 子组成的宏观流体在外力作用下的宏观运动。因此,在流 体力学中,取流体微团来作为研究流体的基元。所谓流体 微团是一块体积为无穷小的微量流体,由于流体微团的尺 寸极其微小,故可作为流体质点看待。这样,流体可看成 是由无限多连续分布的流体微团组成的连续介质。这种对 流体的连续性假设是合理的,因为在流体介质内含有为数 众多的分子。例如,在标准状态下,Imm3气体中有2.7× 1016个分子;mm3的液体中有3×1019个分子。可见分子 间的间隙是极其微小的。因此在研究流体宏观运动时,可 2021/220 23
2021/2/20 23 二、流体连续介质假设 从微观角度看，流体和其它物体一样，都是由大量不 连续分布的分子组成，分子间有间隙。但是，流体力学所 要研究的并不是个别分子的微观运动，而是研究由大量分 子组成的宏观流体在外力作用下的宏观运动。因此，在流 体力学中，取流体微团来作为研究流体的基元。所谓流体 微团是一块体积为无穷小的微量流体，由于流体微团的尺 寸极其微小，故可作为流体质点看待。这样，流体可看成 是由无限多连续分布的流体微团组成的连续介质。这种对 流体的连续性假设是合理的，因为在流体介质内含有为数 众多的分子。例如，在标准状态下，lmm3气体中有2.7× 1016个分子；lmm3的液体中有3×10 19个分子。可见分子 间的间隙是极其微小的。因此在研究流体宏观运动时，可