流體質(zhì)點與連續(xù)介質(zhì).ppt

第二節(jié) 流體質(zhì)點與連續(xù)介質(zhì),一、流體的物理屬性 二、流體質(zhì)點的概念 三、連續(xù)介質(zhì)的概念 四、流體的易變形性,一、流體的物理屬性,物質(zhì)的三個基本屬性： 由大量分子組成； 分子不斷作隨機熱運動； 分子與分子之間存在著分子力的作用,流體的微觀特性,分子運動特性。 時間上：隨機性； 空間上：不連續(xù)性。,流體的宏觀特性,液體有一定的體積無一定的形狀。 氣體既無一定體積也無一定形狀。,流體的微觀和宏觀特性,流體的微觀運動自身的熱運動（不是流體力學的研究范圍） 流體的宏觀運動外力引起統(tǒng)計平均值,思考題,下圖是否適用于靜止流體？ A、是 B、不是； 答案：,選A，因為當前流體處于宏觀靜止狀態(tài)，內(nèi)部分子仍在劇烈運動，只不過所有分子的速度矢量的統(tǒng)計平均值為零。,流體的物理屬性,流體在力學性能上表現(xiàn)出的特點流動性： 1、流體不能承受拉力，因而流體內(nèi)部不存在抵抗拉伸變形的拉應力。 2、流體在宏觀平衡狀態(tài)下不能承受剪切力，任何微小的剪切力都會導致流體連續(xù)變形、平衡破壞、產(chǎn)生流動。,二、流體質(zhì)點假設,所謂流體質(zhì)點就是流體中宏觀尺寸非常小而微觀尺寸又足夠大的任意一個物理實體。 假設： 流體質(zhì)點無線尺度；流體質(zhì)點具有宏觀特性；流體質(zhì)點的物理量值為周圍臨界體積 范圍內(nèi)物理量的統(tǒng)計平均值。,三、流體連續(xù)介質(zhì)模型,將流體作為由無窮多稠密、沒有間隙的流體質(zhì)點構(gòu)成的連續(xù)介質(zhì)，這就是1755年歐拉提出的“連續(xù)介質(zhì)模型”。 在連續(xù)性假設之下，表征流體狀態(tài)的宏觀物理量如速度、壓強、密度、溫度等在空間和時間上都是連續(xù)分布的，都可以作為空間和時間的連續(xù)函數(shù)。,連續(xù)介質(zhì)假設,連續(xù)介質(zhì)假設：流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點組成的介質(zhì)。 l .可運用連續(xù)函數(shù)論數(shù)學工具描述和分析流體運動。 2 .連續(xù)介質(zhì)和流體質(zhì)點假設是對實際流體的數(shù)學抽象，就像幾何學對自然物圖形的抽象一樣 3 .只有在稀薄氣體和激波層內(nèi)等少數(shù)情況下，連續(xù)介質(zhì)假設才不適用,思考題,連續(xù)介質(zhì)假設不適用于稀薄氣體是因為 A、稀薄氣體的分子數(shù)太少，無法取統(tǒng)計平均值； B、要達到確定的統(tǒng)計平均值的臨界體積與物體相比太大。 答案：B,四、流體的易變形性,l 、流體與固體的分子結(jié)構(gòu)存在差異，流體具有易變形性。 2 、流體的力學定義：流體不能抵抗任何剪切力作用下的剪切變形趨勢。 3 、流體的易變形性是流體的決定性特征，這決定了流體的許多特征行為：,流體的特征行為,流體易變形是流體的決定性宏觀力學特性具體表現(xiàn)為在受到剪切力持續(xù)作用時，固體的變形一般是微小的（如金屬），或有限的（如塑料），但流體卻能產(chǎn)生很大的甚至無限大的變形（力作用時間無限長）,當剪切力停止作用后，固體變形能恢復或部分恢復，流體則不作任何恢復。,流體的特征行為,當受到剪切力持續(xù)作用時，固體的變形是有限的，流體能產(chǎn)生無限大變形（流動） 固體內(nèi)的切應力由變形量決定（胡克定律），流體內(nèi)的切應力由變形速率決定（俗稱流得快，流得慢）；,通過攪拌改變均質(zhì)流體微團的排列次序，不影響它的宏觀物理性質(zhì)，強行改變固體微粒的排序無疑將它徹底破壞,例如，攪拌加蜂蜜的水,流體的特征行為,固體摩擦與壁面狀況有關(guān)，流體與固體表面實現(xiàn)分子量級接觸，達到表面不滑移,液體摩擦,流體的特征行為,任意改變勻質(zhì)流體微團排列次序，不影響其宏觀物理性質(zhì)； 流體運動時內(nèi)部可形成超乎想象的復雜結(jié)構(gòu)（湍流）。,思考題,有人說固體具有確定的形狀而流體沒有。據(jù)此定義常溫下一塊瀝青屬于固體還是流體？ A、固體； B、流體。 答案：,瀝青屬于流體，常溫下瀝青在自重作用下仍存在剪切變形趨勢，只不過變形過程極為緩慢，短時內(nèi)覺察不到，經(jīng)過數(shù)月后才變成扁平狀。,思考題,固體表面凹凸不平，因此兩個固體表面接觸時總是存在縫隙。你認為這種說法 A、對； B、錯； C、不完全對,選C .因為將兩塊固體表面都用磨床加工研磨后可以達到無縫隙接觸，如塊規(guī),