本文精要解析了流體力學(xué)的基本概念，了解這些基本概念就可以說(shuō)對(duì)流體力學(xué)的入門知識(shí)基本掌握了。

流體的概念與固體相對(duì)應(yīng)，指可以流動(dòng)的物體，包括液體和氣體。流體力學(xué) (Fluid mechanics) 是力學(xué)的一門分支，研究流體現(xiàn)象及相關(guān)力學(xué)行為，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜大致分為三部分：

• 流體靜力學(xué) (Hydrostatics)：研究靜止的流體。
  

• 流體運(yùn)動(dòng)學(xué) (Fluid kinematics)：研究流體運(yùn)動(dòng)的幾何性質(zhì)，不涉及力。
  

• 流體動(dòng)力學(xué) (Fluid dynamics)：研究流體運(yùn)動(dòng)的力學(xué)性質(zhì)。

計(jì)算流體力學(xué)云圖

流體力學(xué)有一個(gè)最基礎(chǔ)的模型——?dú)W拉在1753年提出的“連續(xù)介質(zhì)模型”，意思就是說(shuō)流體是連續(xù)的，這樣研究的時(shí)候也不需要研究到分子級(jí)別，而只是將流體劃分為非常小的“流體微元”，這就與高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)“連續(xù)”不謀而合。

流體的基本性質(zhì)

• 可壓縮性：液體和氣體都是可壓縮的，溫度越高，體積越大（使用體脹系數(shù)表征）；壓強(qiáng)越高，體積越?。ㄊ褂皿w積模量表征）。實(shí)際的應(yīng)用中，大多數(shù)液體的可壓縮性非常小，尤其不要求很高的計(jì)算精度時(shí)，基本都可以忽略。

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• 粘性：膠水、機(jī)油給人的感覺(jué)就是粘粘的，這就是粘性，而實(shí)際上，所有流體都有粘性。當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，流體微元之間存在相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，這就會(huì)在流體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦力，阻礙了流動(dòng)，這就是粘性。粘性的機(jī)理有兩方面：一是流體分子間存在的吸引力，試圖拉著流的快的部分不讓它走；二是流體分子運(yùn)動(dòng)時(shí)互相之間產(chǎn)生撞擊，也阻礙了流動(dòng)。液體粘性機(jī)理以前者為主，而氣體則以后者為主。

牛頓內(nèi)摩擦定律

定律說(shuō)，切應(yīng)力等于粘度與速度梯度的乘積，速度差越大，產(chǎn)生的切應(yīng)力也越大。上邊的粘度被稱為動(dòng)力粘度，單位是厘泊 (cP)，20攝氏度時(shí)水的粘度就是1cP。還有一種粘度的表示方式叫做運(yùn)動(dòng)粘度ν，單位為厘斯托 (cSt)，是一個(gè)沒(méi)有力學(xué)參數(shù)的量綱，運(yùn)動(dòng)粘度就是動(dòng)力粘度除以密度。

粘度受溫度如何影響呢？有意思的是，對(duì)于液體與氣體，這個(gè)規(guī)律是不同的。對(duì)于液體，溫度越高粘度越小；對(duì)于氣體則是溫度越高，粘度越大。其實(shí)只要根據(jù)上述兩者粘性的機(jī)理去思考，就明白為什么是這樣的了。

有時(shí)候在實(shí)際應(yīng)用中，我們認(rèn)為粘度不影響分析問(wèn)題，這時(shí)假設(shè)其粘度為0，那么我們稱之為“理想流體”。

流體的類型有許多，如果滿足上述牛頓內(nèi)摩擦定律的，我們稱之為“牛頓流體”，否則為“非牛頓流體”。

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