流体方面的概念

gdayang

1.可压流体与非可压流体
根据密度是否为常数，流体可分为可压与不可压流体。
当密度为常数时，流体为不可压流体，否则为可压流体。
水的可压缩型是很小的，压强每增加一个大气压，其体积变化不到万分之一。工程中常用的其它工作液体，如液压油，机械油等，其体积模量数值也都很大，在一般工程计算中，可以忽略其可压缩性，将其看作是不可压流体。
气体的可压缩性与液体相比则大得很多，因此，在研究气体的时候，无论是温度还是压强对体积和密度的影响都必须考虑。
在低速（通常取小于50m/s）气流中，当压强变化不大时，通常可以忽略可压缩性的影响，按不可压流体来处理，其结果也是足够精确的。
2.体积模量
流体体积随压强变化的属性通常以压缩率或体积模量来表示。
压缩率：当流体温度保持不变，所受压强改变时，其体积的相对变化率。
压缩率的倒数称为体积模量。用体积模量来表示流体的可压缩性的大小很方便。体积模量大的流体可压缩性小，体积模量小的流体可压缩性大。
3.水力直径与当量直径
有些时候，我们会涉及到水力直径这个量的计算。
水力直径是水力半径的二倍，水力半径是总流过流断面面积与湿周之比。
当量直径是总流过流断面面积的四倍与湿周之比。因此当量直径是水力直径的二倍。
所谓湿周，就是在总流的过流断面上与流体相接触的固体边壁周长。
4.近壁面区流动
对于有固体壁面的充分发展的湍流流动，沿壁面法线方向的不同距离上，可将流动划分为壁面区和核心区。核心区的流动是完全湍流区。在壁面区，流体流动受壁面流动条件的影响比较明显，壁面区又可分为三个子层：粘性底层，过渡层，对数律层。
粘性底层是一个紧贴固体壁面的极薄层，其中粘性力在动量、热量及质量交换中起主导作用，湍流切应力可以忽略，所以流动几乎为层流流动，平行于壁面的速度分量沿壁面法线方向为线性分布。
过渡层处于粘性底层的外面，其中粘性力和湍流切应力作用相当，流动状况复杂，很难用一个公式或定律来描述，但过渡层的厚度极小，可以归入到对数律层中。
对数律层处于最外层，其中粘性力的影响不明显，湍流切应力占主要地位，流动处于充分发展的湍流状态，流速分布接近对数律。
5.描述流体运动的两种方法
拉格朗日法
研究流场中每一个流体质点的运动，分析运动参数随时间的变化规律，然后综合所有的流体质点，得到整个流场的运动规律。
拉格朗日法着眼于流体质点，将运动参数看作为随体坐标与时间的函数。
欧拉法
研究某瞬时整个流场内位于不同位置上流体质点的运动参数，然后综合所有空间点，用于描述整个流体的运动。
欧拉法着眼于空间点，将运动参数看作为空间坐标和时间的函数。
两者可以互相转化。

6.牛顿流体与非牛顿流体
依据内摩擦剪应力与速度变化率的关系不同，粘性流体又分为牛顿流体和非牛顿流体。
牛顿内摩擦定律表示：流体内摩擦剪应力和单位距离上的两层流体间的相对速度成比例。比例系数µ称为流体动力粘度，常简称为粘度。它的值取决于流体的性质、温度和压力大小。若µ为常数，则称为牛顿流体，否则为非牛顿流体。空气、水等均为牛顿流体；聚合溶液、含有悬浮粒杂质或纤维的流体为非牛顿流体。