流體質點具有多少質量

A. 有哪些常見的作用於流體的質量力

質量力是某種力場作用在全部流體質點上的力,其大小和流體的質量或體積成正比,故稱為質量力或體積力.在生活中,我們常見的質量力是重力、直線運動慣性力、離心慣性力.

B. 流體力學簡答題

流體是一種受任何微小的剪切力作用時，都會產生連續變形的物質。
連續介質假說：連續介質假設將流體區域看成由流體質點連續組成，占滿空間而沒有間隙，其物理特性和運動要素在空間是連續分布的。從而使微觀運動的不均勻性、離散性、無規律性與宏觀運動的均勻性、連續性、規律性達到了和諧的統一。
連續介質假說的目的：將微觀不連續的流體當作連續介質處理後，其物理量在流場中就是連續分布的，這樣，不僅理論分析中可以運用數學這一強有力的工具，也為試驗研究提供了可能.
水的密度：1000 kg/m3 水銀的密度:13600kg/m3
粘性受溫度影響明顯：溫度升高時，液體粘性降低，氣體粘性升高。因為，液體的粘性主要是液體分子內聚力引起的，溫度升高，內聚力減弱，故粘性降低；氣體粘性在於氣體分子的熱運動，溫度升高，熱運動加劇，粘性升高。
實際流體都具有粘性，稱為粘性流體；理想流體就是完全沒有粘性（ =0）的流體。
流體的靜壓力的特徵：特性一：靜止流體的應力只有法向分量（流體質點之間沒有相對運動不存在切應力），且沿內法線方向。特性二：在靜止流體中任意一點靜壓強的大小與作用的方位無關，其值均相等。
等壓面具有以下兩個重要特性：特性一：在平衡的流體中，通過任意一點的等壓面，必與該點所受的質量力互相垂直。特性二：當兩種互不相混的液體處於平衡時，它們的分界面必為等壓面。
確定等壓面的原則：在在重力場中，靜止、同種、連續的流體中，水平面是等壓面。
絕對壓強：以完全真空為零點，記為 p；相對壓強：以當地大氣壓 pa 為零點，記為 pg。兩者的關系為: p=pg+ pa；真空度：相對壓強為負值時其絕對值稱為真空壓強。
靜止液體對壁面的作用力結論：1.平面上靜水壓強的平均值為作用面（平面圖形）形心處的壓強。總壓力大小等於作用面形心 C 處的壓強 pC 乘上作用面的面積 A . 2.平面上均勻分布力的合力作用點將是其形心，而靜壓強分布是不均勻的，浸沒在液面下越深，壓強越大，所以總壓力作用點位於作用面形心以下。3.在計算中壓強取相對壓強。
研究流體運動的方法：拉格朗日法和歐拉法。拉格朗日法是著眼於流體質點；歐拉法著眼於流場中的空間點。
流場中各點的流動參數與時間無關的流動稱為定常流動。
流場中各點的流動參數隨時間變化的流動稱為非定常流動。
流線是同一時刻流場中連續各點的速度方向線。
流線兩個特點：1）非定常流動時，流線的形狀隨時間改變；定常流動時，不隨時間改變此時，流線與跡線重合。2）流線是一條光滑的曲線，流線之間不能相交，如果相交，交點速度比為零。
跡線就是流體質點運動的軌跡。
流線具有以下兩個特點：①非定常流動時，流線的形狀隨時間改變；定常流動時，其形狀不隨時間改變。此時，流線與跡線重合，流體質點沿流線運動。②流線是一條光滑曲線。流線之間不能相交。如果相交，交點的速度必為零。否則，同一時刻在交點上將出現兩個速度，這顯然是不可能的。
濕周：總流的過流斷面上，流體與固體接觸的長度，用χ表示。
水力半徑：總流過流斷面的面積A與濕周χ之比，用R表示。
水利直徑：水力半徑的4倍稱為水力直徑。di=4A/χ=4R。
系統：眾多流體質點的集合稱為系統。系統一經確定，它所包含的流體質點都將確定。系統的大小、位置和形狀是可以變化的。
控制體：控制體是指流場中某一確定的空間。這一空間的邊界稱為控制面。控制體一經選定，它在某坐標系中的大小、位置和形狀都不再變化。
總流連續性方程的物理意義：流過任意兩個總流過流斷面上的質量流量相等，列式表示。
伯諾里方程具有以下物理意義及幾何意義：
物理意義—在符合限定條件下，單位重量流體的機械能(位能、壓力能和動能)可以互相轉化，但總和不變。
幾何意義—在符合限定條件下，沿同一流線的總水頭是個常數。
總機械能不變，並不是各部分能量都保持不變。三種形式的能量可以各有消長，相互轉換，但總量不會增減。歐拉觀點：在理想流體的恆定流動中，位於同一條流線上任意兩個流體質點的單位總機械能相等。拉格朗日觀點：在理想流體的恆定流動中，同一流體質點的單位總機械能保持不變。
水頭線：將各項水頭沿程變化的情況用幾何的方法表示出來。理想流體恆定元流的總水頭線是水平的。
當流線的曲率半徑很大或流體之間的夾角很小時，流線近似為平行直線，這樣的流動稱為緩變流，否則稱為急變流。
緩變流特性：緩變流任意過流截面上流體靜壓力的分布規律與平衡流體中的相同，z+p/ρg＝常數。
動量方程應用條件：①流動定常。②流體不可壓。
沿程損失原因:由於流體與壁面的摩擦而產生的.
局部損失的原因:因流體與壁面的沖擊和流體的質點之間的碰撞而形成的
流態判別准則——雷諾數
水力光滑管與水力粗糙管：在紊流中存在層流底層，當層流底層厚度δl＞5Δ時，粗糙高度幾乎全被層流底層淹沒，管壁對紊流區流體的影響很小，這與流體在完全光滑的管道中流動類似，這種情況的管子叫做水力光滑管。當層流底層厚度δl＜0.3Δ時，管壁上幾乎所有的凸峰都暴露在紊流中，紊流去的流體質點與凸峰相互碰撞，阻力增加，此時的管子叫做水利粗糙管。
尼古拉茨實驗: Ⅰ區—層流區，只與雷諾數有關。Ⅱ區—第一過渡區，無明顯規律。Ⅲ區—水力光滑區，只與雷諾數有關。Ⅳ區—第二過渡區，與相對粗超度和雷諾數有關。Ⅴ區—水利粗糙區，與雷諾數無關。
將局部裝置的損失折算成長度為le的直管的沿程損失，則長度le 便是該局部裝置的當量管長。
長管：局部損失在總損失中占的比例較小的管路，如＜5%，這時常忽略局部損失。
短管：沿程損失、局部損失大小相當，均需計及的管路。
簡單管路方程, 串聯管路的特點是：各條管路中的流量相等，等於總流量；各管的水頭損失之和等於管路的總損失。
並聯管路的特點是：各條管路中的流量之和，等於總流量；各管的水頭損失之相等，等於管路的總損失。
相似條件: 幾何相似、運動相似和動力相似。在上述相似條件中，幾何相似是必要的前提，動力相似是決定性條件，運動相似是幾何相似和動力相似的必然結果。
物理量單位的屬性稱為量綱;量綱又分為基本量綱和導出量綱；基本量綱具有獨立性，比如與溫度無關的動力學問題可選取長度[L]、時間[T]和質量[M]為基本量綱。
物理方程的量綱和諧性——任何一個正確的物理方程中，各項的量綱必定相同。
泵的特性參數
（1）流量Q—單位時間內通過泵的液體體積叫泵的流量，又稱排量，單位為m3／min。
（2）揚程H—單位重量的液體在泵內所獲得的總能量叫泵的揚程，單位為m。
（3）轉速n—泵葉輪每分鍾旋轉周數叫轉速，單位為r／min。
（4）功率—泵功率有軸功率和有效功率之分。
①軸功率N，原動機傳給泵軸上的功率，單位為W或kw。
②有效功率Na，單位時間內液體自泵所獲得的實際能量叫泵的有效功率，單位為W或kw。
（5）效率η—泵的有效功率與軸功率之比稱為效率。
（6）允許吸上真空度—這個參數表示泵的吸液能力，單位為m。
風機的特性參數
（1）流量Q—單位時間內通過風機的氣體體積叫風機的流量，又稱風量，單位為m3/min。
（2）壓力P—壓力有全壓和靜壓。單位體積的氣體在通風機內所獲得的總能量叫通風機全壓P，單位為Pa；風機的全壓減風機出口的動壓稱為風機的靜壓Pst，單位為Pa 。
（3）轉速n—風機葉輪每分鍾旋轉周數叫轉速，單位為r／min。
（4）功率—通風機功率有：軸功率和有效功率。
①軸功率N—原動機傳給通風機軸上的功率，單位為W或KW。
②有效功率Na—單位時間內氣體自風機所獲得的實際能量，單位為W或kw。
（5）效率—風機的有效功率與軸功率之比稱為風機的效率。
理論流量：不考慮泄漏時的流量。
葉片無限多時的理論壓頭基本方程結論：
①單位重量流體所獲得的能量，僅與流體在葉片進口及出口處的速度有關，而與流動過程無關。②單位重量流體所獲得的能量與被輸送流體的種類無關。也就是說，無論是被輸送的流體是液體還是氣體，只要葉片進口和出口處的速度三角形相同，都可以得到相同的壓頭。③單位重量流體所獲得的能量與葉輪外緣圓周速度u2成正比，而u2=πnD2/60。所以，當其他條件相同時，葉輪外徑D2越大，轉速n越高，壓頭就越高。
大小相同，轉速相同，前彎葉片葉輪獲得的理論壓頭最大，徑向葉片葉輪其次，而後彎葉片葉輪獲得的壓頭最小.
離心式泵或風機工作時有各種損失。按其產生原因不同可分為水力損失、容積損失和機械損失三種。
汽蝕：由於壓力的變化而導致的液流內的汽泡的產生、發展和潰滅引起的材料破壞，稱為汽蝕。汽蝕危害：（1）材料破壞（2）雜訊和振動（3）性能下降
泵的正常、合理工作條件:
一穩定工作條件二工況點位於工業利用區三實際裝置的汽蝕餘量大於泵的允許汽蝕餘量。
水泵工況點的調節：一、節流調節二、減少時輪數目三、削短時輪直徑
泵的啟動：1、對泵進行檢查，各部件連接牢固，泵軸轉動靈活、吸水濾網無堵塞、然後盤車，務使其轉動靈活無卡住現象。2、向泵腔和吸水管注滿水，排出泵腔內的空氣，關閉排水管上的截止閥，即可開動電機。3、當泵的轉速達到正常速的同時電流表的讀書回落後，逐漸開啟截止閥，並固定在適當的開度，進入正常工作。
擴散器的作用：回收部分動壓，以提高風機裝置的靜壓。
喘震：當具有駝峰或馬鞍狀風壓特性曲線的風機在具有大容器的網路工作時，就可能使風機的流量發生忽大忽小的劇烈變化，從而引起強烈的機械振動，這種現象叫做喘震。
如何選擇啟動工況應從兩方面考慮：啟動工況點的功率最小；啟動過程中避免出現不穩定的現象。因此，對風壓特性曲線單調下降的離心風機應管壁風門啟動，這樣啟動功率最小。對呈駝峰或馬鞍形特性曲線的風機，為避免啟動過程中工況點通過不穩定區，應半開或全開風門啟動。
通風機的調節方法有兩種，一是改變網路特性,如風門調節，二是改變風機特性調節，如變轉速調節、前導器調節、改變葉輪級數調節、改變葉片數調節。

C. 按連續介質的概念，流體質點是指什麼

流體力學或固體力學研究的基本假設之一。它認為流體或固體質點在空間是連續而無空隙地分布的，且質點具有宏觀物理量如質量、速度、壓強、溫度等，都是空間和時間的連續函數，滿足一定的物理定律（如質量守恆定律、牛頓運動定律、能量守恆定律、熱力學定律等）。編輯本段油藏范圍
這里的不連續介質是指在整個油藏范圍,不將其作為連續介質,只有大裂縫內部范圍才能作為連續介質.飽和度中值壓力越高,儲層未經改造前原始生產油氣的能力越低。編輯本段質點
所謂質點，實際是指微觀充分大、宏觀充分小的分子團，也稱微團。即其尺度比分子或分子運動尺度足夠大，它可以包含「無數」的分子，而比所研究力學問題的特徵尺度足夠小。有了連續介質假設，就可以在流體力學研究中廣泛運用數學分析這一強有力的工具。實際流體的結構在一般情況下是非常接近連續介質模型的
。編輯本段冰點溫度
例如在冰點溫度（273.15開）和標准大氣壓（101325帕）下，1立方厘米空氣含分子約2.7×1019個，分子平均自由程
約10-9厘米（液體比氣體更為「緻密」），1秒內分子碰撞約1029次。顯然，從力學角度完全可以忽略分子結構的離散性和分子碰撞作用的間歇性，而認為物質是連續的。在特殊情況，如稀薄氣體中，分子自由程相比力學特徵尺度已不是非常小，因而連續介質假設不適用；激波層的厚度為分子量級，研究激波層中的氣體運動也不能用連續介質假設。編輯本段化學工程
化學工程研究中從宏觀角度對流體進行的一種處置，即把流體視為由無數分子集團所組成的連續體系，把每個分子集團稱為質點，質點在流體內部一個緊挨一個，它們之間沒有任何空隙、流體被這種介質所充滿，因而將流體看作連續介質，其目的是為了擺脫復雜的分子運動，而從宏觀角度(如受到重力、離心力等外力作用時)研究流體的運動規律。

D. 流體質點的介紹

流體質點是指流體和任何物質一樣，都是由分子組成的，分子與分子之間是不連續而版有空隙的。例如，常溫權下每立方厘米水中約含有3×10e22個水分子，相鄰分子間距離約為3×10e-8厘米。因而，從微觀結構上說，流體是有空隙的、不連續的介質。所謂流體質點，是指微小體積內所有流體分子的總體，而該微小體積是幾何尺寸很小（但遠大於分子平均自由行程）但包含足夠多分子的特徵體積，其宏觀特性就是大量分子的統計平均特性，且具有確定性。

E. 　流體的主要物理性質及物理量

一、流體的密度

單位體積流體的質量，稱為流體的密度。若以V表示流體的體積，單位為m³；以m表示流體的質量，單位為kg；則均質流體的密度為：

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密度的CGS制單位為g/cm³,SI制單位為kg/m³。換算關系如下：

1g/cm³＝1000kg/m³

流體包括液體與氣體。對於液體加熱和加壓，只能引起其密度極微小的變化。在一般情況下，對這種微小的變化可以不予考慮。氣體是可壓縮的流體，其密度隨壓強和溫度而變化。因此，氣體的密度必須標明其狀態。從手冊中查得的氣體密度往往是某一指定條件下的數值，這就涉及到如何將查得的密度換算為操作條件下的密度。一般情況下，當壓強不太高，溫度不太低時，氣體的密度可近似地按理想氣體處理。

在某狀態下理想氣體的密度可按下式進行計算：

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或

式中m——氣體的質量（kg）；

p——氣體的絕對壓強（kN/m²）；

V——氣體的體積（m^３）；

T——氣體的絕對溫度（K）；

M——氣體的摩爾質量（kg/kmol）；

n——物質的量（kmol）；

R——氣體常數，其值為8.3144J/mol·K。

（下標「0」表示標准狀態）

在非金屬礦產加工生產中所遇到的流體，往往是含有幾個組分的混合物。通常手冊中所列出的為純物質的密度，所以混合物的平均密度P_ｍ還得通過以下公式進行計算。

對於液體混合物，各組分常用質量分數來表示其在混合物中所佔的比例。現以1kg混合液體為基準，若各組分在混合前後其體積不變，則1kg混合物的體積等於各組分單獨存在時的體積之和。混合物的密度可用下式計算：

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式中ρ_A，ρ_B……ρ_N——液體混合物中各組分的密度（kg/m³）；w_A、w_B、w_N——液體混合物中各組分的質量分數。

對於氣體混合物，各組分常用體積分數來表示其在混合物中所佔的比例。現以1m³混合氣體為基準，若各組分在混合前後其質量不變，則1m³混合氣體的質量等於各組分的質量之和。故混合氣體的密度為：

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式中ρ_A、ρ_B……ρ_N——氣體混合物中各組分的密度（kg/m³）；

φ_A、φ_B……φ_N——氣體混合物中各組分的體積分數。

氣體混合物的平均密度ρ_ｍ也可按式（1-2）計算。此時應以氣體混合物的平均摩爾質量M_ｍ代替式中的氣體摩爾質量M，氣體混合物的平均摩爾質量M_ｍ可按下式求得：

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式中M_A、M_B…………M_N——氣體混合物中各組分的摩爾質量（kg/km0l）；

x_A、x_B……x_N——氣體混合物中各組分的摩爾分數。

二、重度

工程上還經常用單位體積流體的重量來反映流體的輕重。這-物理量叫流體的重度。若以V表示流體的體積，單位：m³；W表示流體的重量，單位：N。對於均質流體的重度有：

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由於流體的重量與質量m的關系為：

W＝mg

式中g為重力加速度，單位為m/s²，將上式等號兩端同時除以流體的體積V，即可得出重度與密度的換算關系：

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由此可知，流體的重度等於流體的密度乘以重力加速度。

三、流體的粘度

流體的另一重要性質為粘滯度，簡稱粘度。此種特性在流體運動中具有極其重大的意義。

理想流體沒有粘度，也就是流體質點作相對運動時沒有內部摩擦力；但是，實際流體是有粘度的，也就是在其流動時必然有內部摩擦力產生。這種內部摩擦力通常以每單位面積上的力來計算，即力學中所謂的剪切力。嚴格地講是剪力強度。圖1-1所示為流體在管中流動過程中層流運動狀態的情形。層流質點的流速為v，在垂直距離dy處的相鄰層流體質點的流速為v+dv，則根據牛頓粘性定律，剪切應力可由下式所列的關系來決定：

圖1-1層流運動狀態

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式中τ——剪切應力（N/m²）；

η——粘度（Pa·s）；

——與兩層流體質點的流動面垂直的速度梯度（1/s）。]]

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當速度梯度等於1，粘度的數值即為剪力應力的數值。

通常手冊中查到的粘度數據都是以高斯制單位表示的。粘度的高斯制單位為泊（P）〔dyn·s/cm²〕。由於泊這個單位比較大，用起來表示不方便，故通常以泊的1/100，即厘泊（cP）作為粘度單位。進行工程計算時需將它換算成國際單位制（SI）或工程制單位。

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在工程單位制中，粘度的單位是kg·s/m²

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流體的粘度為流體內部摩擦力的表現，受流體溫度的影響。當溫度升高時，液體的粘度急劇下降，而且粘度愈大，下降愈快；相反，氣體的粘度則隨溫度上升而增大。

氣體的粘度根據現有的分子運動學說，應與其壓強無關。在一般壓力下，粘度受壓強的影響極微小，可忽略不計。而在高壓或高真空下，才需考慮壓強的影響。壓強對液體粘度的影響，一般很小，實際上可以不考慮。

F. 在流體力學中，單位質量力是指什麼

單位質量力是指作用在單位質量流體上的質量力。

某種力場作用在單位流體質點上的力，其大小和流體的質量和體積成正比.

根據國際單位，單位質量力的量綱應是LT^（-2）,單位是 m/s^2。

流體是連續分布的，研究的區域可能為無窮大，因此質量力常用單位質量力來表示。單位質量力等於質量力所引起的加速度。

(6)流體質點具有多少質量擴展閱讀：

在生活中，我們常見的質量力是重力、直線運動慣性力、離心慣性力。

1.重力的方向總是豎直向下。物體受到的重力的大小跟物體的質量成正比，計算公式是：G=mg，g為比例系數，重力大小約為9.8N/kg，重力隨著緯度大小改變而改變，表示質量為1kg的物體受到的重力為9.8N。重力作用在物體上的作用點叫重心。

2.慣性力是指當物體有加速度時，物體具有的慣性會使物體有保持原有運動狀態的傾向，而此時若以該物體為參考系，並在該參考繫上建立坐標系，看起來就彷彿有一股方向相反的力作用在該物體上令該物體在坐標系內有發生位移的趨向，因此稱之為慣性力。

3.離心慣性力是指轉動參考系中質點受到的一種慣性力。如果質量為m的質點距轉軸距離r，轉動角速度w，則離心慣性力的大小為m*r*w^2，方向離轉軸沿徑向向外。

G. 從流體質點運動情況、速度分布以及流動阻力產生的原因等方面比較層流與湍流有什麼不同

流體，是與固體相對應的一種物體形態，是液體和氣體的總稱。由大量的、不斷地作熱運動而且無固定平衡位置的分子構成的，流體都有一定的可壓縮性，液體可壓縮性很小，而氣體的可壓縮性較大，在流體的形狀改變時，流體各層之間也存在一定的運動阻力（即粘滯性）。當流體的粘滯性和可壓縮性很小時，可近似看作是理想流體，它是人們為研究流體的運動和狀態而引入的一個理想模型，是液壓傳動和氣壓傳動的介質。
流體，是與固體相對應的一種物體形態，是液體和氣體的總稱。由大量的、不斷地作熱運動而且無固定平衡位置的分子構成的，它的基本特徵是沒有一定的形狀並且具有流動性。流體與其他物質一樣具有質量和密度，且有一定的可壓縮性，液體可壓縮性很小，而氣體的可壓縮性較大，在流體的形狀改變時，流體各層之間也存在一定的運動阻力（即粘滯性）。當流體的粘滯性和可壓縮性很小時，可近似看作是理想流體，它是人們為研究流體的運動和狀態而引入的一個理想模型，是液壓傳動和氣壓傳動的介質。
固體和流體具有以下不同的特徵：在靜止狀態下固體的作用面上能夠同時承受剪切應力和法向應力。而流體只有在運動狀態下才能夠同時有法向應力和切向應力的作用，靜止狀態下其作用面上僅能夠承受法向應力，這一應力是壓縮應力即靜壓強。固體在力的作用下發生變形，在彈性極限內變形和作用力之間服從胡克定律，即固體的變形量和作用力的大小成正比。而流體則是角變形速度和剪切應力有關，層流和紊流狀態它們之間的關系有所不同，在層流狀態下，二者之間服從牛頓內摩擦定律。
當作用力停止作用，固體可以恢復原來的形狀，流體只能夠停止變形，而不能返回原來的位置。固體有一定的形狀，流體由於其變形所需的剪切力非常小，所以很容易使自身的形狀適應容器的形狀，在一定的條件下並可以維持下來。
希望我能幫助你解疑釋惑。