力学 章 兴 杨维纮 中圈科学技术大学 近代物理系
杨维纮
第九章流力学 中国科学 第9章流体力学 流体力学研究流体(气体与液体)的宏观运动与平 衡,它以流体宏观模型作为基本假说 显然,流体的运动取决于每个粒子的运动,但若求 技凶解每个粒子的运动即不可能也无必要。对于宏观间题, 术必须在微观与宏观之间建立一座桥梁。 大 流体宏观模型认为流体是由无数流体元(或称流体 学微团)连续地组成的(即连续介质)。所谓流体元指的 是这样的小块流体:它的大小与放置在流体中的实物比 较是微不足道的,但比分子的平均自由程却要大得多, 杨维 它包含足够多的分子,能施行统计平均求出宏观参量, 少数分子出入于流体元不会影响稳定的平均值
第 9 章 流体力学 流体力学研究流体（气体与液体）的宏观运动与平 衡，它以流体宏观模型作为基本假说。 显然，流体的运动取决于每个粒子的运动，但若求 解每个粒子的运动即不可能也无必要。对于宏观问题， 必须在微观与宏观之间建立一座桥梁。 流体宏观模型认为流体是由无数流体元（或称流体 微团）连续地组成的（即连续介质）。所谓流体元指的 是这样的小块流体：它的大小与放置在流体中的实物比 较是微不足道的，但比分子的平均自由程却要大得多， 它包含足够多的分子，能施行统计平均求出宏观参量， 少数分子出入于流体元不会影响稳定的平均值。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第九章流力学 中 第9章流体力学 国 科 学 另一方面,对于进行统计平均的时间也应选得 足够大,使得在这段时间内,微观的性质,例如分 技 子间的碰撞等已进行了许多次,在这段时间内进行 大多中得知,分子的物理量(顺量、速度、动量和能量) 学 经过统计平均后变成了流体元的质量,速度,压力 和温度等宏观物理量,分子质量、动量和能量等输 运过程,经过统计平均后表现为扩散,粘性,热传 杨 导等宏观性质。 维 纮
第 9 章 流体力学 另一方面，对于进行统计平均的时间也应选得 足够大，使得在这段时间内，微观的性质，例如分 子间的碰撞等已进行了许多次，在这段时间内进行 统计平均能够得到稳定的数值。于是，从统计物理 中得知，分子的物理量（质量、速度、动量和能量） 经过统计平均后变成了流体元的质量，速度，压力 和温度等宏观物理量，分子质量、动量和能量等输 运过程，经过统计平均后表现为扩散，粘性，热传 导等宏观性质。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第九章流力学 中 第9章流体力学 国 科 上述微观上充分大、宏观上充分小的流体元称 学 为流体质点,将流体运动的空间看作是由流体质点 技 连续地无空隙地充满着的假设称为连续介质假设。 米》观问题,且数学上容易处理。实验和经验也表明在 应该指出,有了此假设才能把一个微观问题化成宏 大 学 一般情况下这个假设总是成立的。 杨 维 纮
第 9 章 流体力学 上述微观上充分大、宏观上充分小的流体元称 为流体质点，将流体运动的空间看作是由流体质点 连续地无空隙地充满着的假设称为连续介质假设。 应该指出，有了此假设才能把一个微观问题化成宏 观问题，且数学上容易处理。实验和经验也表明在 一般情况下这个假设总是成立的。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第九章流力学 中 第9章流体力学 国 科 学 但是。在某些特殊问题中,连续介质的假设也 可以不成立。例如在稀薄气体力学中,分子间的距 技 离很大,它能和物体的特征尺度比拟,这样虽然获 个身得稳定平均值的流体元还是存在的,但是不能将它 术 看成一个质点。又如考虑激波内的气体运动,激波 学 的尺寸与分子平均自由程同阶,激波内的流体只能 看成分子而不能当作连续介质来处理了 杨 维 纮
第 9 章 流体力学 但是。在某些特殊问题中，连续介质的假设也 可以不成立。例如在稀薄气体力学中，分子间的距 离很大，它能和物体的特征尺度比拟，这样虽然获 得稳定平均值的流体元还是存在的，但是不能将它 看成一个质点。又如考虑激波内的气体运动，激波 的尺寸与分子平均自由程同阶，激波内的流体只能 看成分子而不能当作连续介质来处理了。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮