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流体的定义和连续介质的形态

流体的定义 连续介质的形态
    物质的存在形态常见有三种:固体(如钢材、砂子)、液体(如水、汽油)、气体(如空气、煤气),它们的物理性质有很大差别。
    “流体”可以用分子间的空隙与分子的活动来描述。在流体中,分子间的空隙比固体大,分子运动的范围也比固体中运动范围大,流体分子的移动与转动为其主要的运动形式;而在固体中,分子绕固定位置振动则是主要的。因此,当固体在受到不大的拉力时,会产生剪力或切力,保持静力平衡。而油、水或空气,其受剪力作用,不管这个剪力怎么小,这些流体都产生相对运动。这样,流体就成为容易变形的物体,没有固定的形状。所以.在力学中常根据应力理论给流体下定义,认为一种物质在静力平衡时,不能承受切力或剪力,这种物质就是流体。流体一般分液体和气体。
    液体和气体都是由分子构成的。流体的性质及运动也都与分子的状态密切相关。但在工程实际问题所涉及的装置系统,其尺寸与流体分子距离及分子运动的自由行程相比是非常大的。此时不必要探讨流体个别分子的微观性质,而应该研究其大量分子的形态及其平均统计的宏观性质。于是,可以把流体看成由无数质点组成的连续介质,就是说质点是组成流体的小单位,质点与质点之间不存在空隙。包含在一个非常小的范围内的这种连续介质,其质量可以认为是均匀地分布在整个体积中。本书介绍的电磁流量计能够用来测量导电液体流量正表明了流体是均质连续介质假设的正确。
    在连续介质力学中,我们假定宏观流体的特性(如平均密度、平均压强及平均枯度)是随所观察的流体微团大小及其在系统中的位置与时间而连续变化的。若微团非常小,又符合连续性的条件,同时也看不出这些特性的变化,这样的微团称为流体的一个质点。表示流体平均特性的质点,假定占据空间位置的一个点,则用流场的方法可以表示流体连续的特性。所以,流体的特性(如密度、压强及速度等)仍旧可以表示为空间与时间的连续函数。在此基础上建立方程,研究流体的平衡与运动。
    譬如,对电磁流量计的研究发现,测量电极上拾取的流量感应电动势是电极周围所有质点电位在两电极上的集合,而且,通过对连续介质的流场和在同样空间与电磁场结合,能建立出基本原理的微分方程。解析微分方程,能够得到其制造和应用的必要条件。

 

 

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