流体质点具有多少质量

A. 有哪些常见的作用于流体的质量力

质量力是某种力场作用在全部流体质点上的力,其大小和流体的质量或体积成正比,故称为质量力或体积力.在生活中,我们常见的质量力是重力、直线运动惯性力、离心惯性力.

B. 流体力学简答题

流体是一种受任何微小的剪切力作用时，都会产生连续变形的物质。
连续介质假说：连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。
连续介质假说的目的：将微观不连续的流体当作连续介质处理后，其物理量在流场中就是连续分布的，这样，不仅理论分析中可以运用数学这一强有力的工具，也为试验研究提供了可能.
水的密度：1000 kg/m3 水银的密度:13600kg/m3
粘性受温度影响明显：温度升高时，液体粘性降低，气体粘性升高。因为，液体的粘性主要是液体分子内聚力引起的，温度升高，内聚力减弱，故粘性降低；气体粘性在于气体分子的热运动，温度升高，热运动加剧，粘性升高。
实际流体都具有粘性，称为粘性流体；理想流体就是完全没有粘性（ =0）的流体。
流体的静压力的特征：特性一：静止流体的应力只有法向分量（流体质点之间没有相对运动不存在切应力），且沿内法线方向。特性二：在静止流体中任意一点静压强的大小与作用的方位无关，其值均相等。
等压面具有以下两个重要特性：特性一：在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。特性二：当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。
确定等压面的原则：在在重力场中，静止、同种、连续的流体中，水平面是等压面。
绝对压强：以完全真空为零点，记为 p；相对压强：以当地大气压 pa 为零点，记为 pg。两者的关系为: p=pg+ pa；真空度：相对压强为负值时其绝对值称为真空压强。
静止液体对壁面的作用力结论：1.平面上静水压强的平均值为作用面（平面图形）形心处的压强。总压力大小等于作用面形心 C 处的压强 pC 乘上作用面的面积 A . 2.平面上均匀分布力的合力作用点将是其形心，而静压强分布是不均匀的，浸没在液面下越深，压强越大，所以总压力作用点位于作用面形心以下。3.在计算中压强取相对压强。
研究流体运动的方法：拉格朗日法和欧拉法。拉格朗日法是着眼于流体质点；欧拉法着眼于流场中的空间点。
流场中各点的流动参数与时间无关的流动称为定常流动。
流场中各点的流动参数随时间变化的流动称为非定常流动。
流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。
流线两个特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时间改变此时，流线与迹线重合。2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交，如果相交，交点速度比为零。
迹线就是流体质点运动的轨迹。
流线具有以下两个特点：①非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，其形状不随时间改变。此时，流线与迹线重合，流体质点沿流线运动。②流线是一条光滑曲线。流线之间不能相交。如果相交，交点的速度必为零。否则，同一时刻在交点上将出现两个速度，这显然是不可能的。
湿周：总流的过流断面上，流体与固体接触的长度，用χ表示。
水力半径：总流过流断面的面积A与湿周χ之比，用R表示。
水利直径：水力半径的4倍称为水力直径。di=4A/χ=4R。
系统：众多流体质点的集合称为系统。系统一经确定，它所包含的流体质点都将确定。系统的大小、位置和形状是可以变化的。
控制体：控制体是指流场中某一确定的空间。这一空间的边界称为控制面。控制体一经选定，它在某坐标系中的大小、位置和形状都不再变化。
总流连续性方程的物理意义：流过任意两个总流过流断面上的质量流量相等，列式表示。
伯诺里方程具有以下物理意义及几何意义：
物理意义—在符合限定条件下，单位重量流体的机械能(位能、压力能和动能)可以互相转化，但总和不变。
几何意义—在符合限定条件下，沿同一流线的总水头是个常数。
总机械能不变，并不是各部分能量都保持不变。三种形式的能量可以各有消长，相互转换，但总量不会增减。欧拉观点：在理想流体的恒定流动中，位于同一条流线上任意两个流体质点的单位总机械能相等。拉格朗日观点：在理想流体的恒定流动中，同一流体质点的单位总机械能保持不变。
水头线：将各项水头沿程变化的情况用几何的方法表示出来。理想流体恒定元流的总水头线是水平的。
当流线的曲率半径很大或流体之间的夹角很小时，流线近似为平行直线，这样的流动称为缓变流，否则称为急变流。
缓变流特性：缓变流任意过流截面上流体静压力的分布规律与平衡流体中的相同，z+p/ρg＝常数。
动量方程应用条件：①流动定常。②流体不可压。
沿程损失原因:由于流体与壁面的摩擦而产生的.
局部损失的原因:因流体与壁面的冲击和流体的质点之间的碰撞而形成的
流态判别准则——雷诺数
水力光滑管与水力粗糙管：在紊流中存在层流底层，当层流底层厚度δl＞5Δ时，粗糙高度几乎全被层流底层淹没，管壁对紊流区流体的影响很小，这与流体在完全光滑的管道中流动类似，这种情况的管子叫做水力光滑管。当层流底层厚度δl＜0.3Δ时，管壁上几乎所有的凸峰都暴露在紊流中，紊流去的流体质点与凸峰相互碰撞，阻力增加，此时的管子叫做水利粗糙管。
尼古拉茨实验: Ⅰ区—层流区，只与雷诺数有关。Ⅱ区—第一过渡区，无明显规律。Ⅲ区—水力光滑区，只与雷诺数有关。Ⅳ区—第二过渡区，与相对粗超度和雷诺数有关。Ⅴ区—水利粗糙区，与雷诺数无关。
将局部装置的损失折算成长度为le的直管的沿程损失，则长度le 便是该局部装置的当量管长。
长管：局部损失在总损失中占的比例较小的管路，如＜5%，这时常忽略局部损失。
短管：沿程损失、局部损失大小相当，均需计及的管路。
简单管路方程, 串联管路的特点是：各条管路中的流量相等，等于总流量；各管的水头损失之和等于管路的总损失。
并联管路的特点是：各条管路中的流量之和，等于总流量；各管的水头损失之相等，等于管路的总损失。
相似条件: 几何相似、运动相似和动力相似。在上述相似条件中，几何相似是必要的前提，动力相似是决定性条件，运动相似是几何相似和动力相似的必然结果。
物理量单位的属性称为量纲;量纲又分为基本量纲和导出量纲；基本量纲具有独立性，比如与温度无关的动力学问题可选取长度[L]、时间[T]和质量[M]为基本量纲。
物理方程的量纲和谐性——任何一个正确的物理方程中，各项的量纲必定相同。
泵的特性参数
（1）流量Q—单位时间内通过泵的液体体积叫泵的流量，又称排量，单位为m3／min。
（2）扬程H—单位重量的液体在泵内所获得的总能量叫泵的扬程，单位为m。
（3）转速n—泵叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为r／min。
（4）功率—泵功率有轴功率和有效功率之分。
①轴功率N，原动机传给泵轴上的功率，单位为W或kw。
②有效功率Na，单位时间内液体自泵所获得的实际能量叫泵的有效功率，单位为W或kw。
（5）效率η—泵的有效功率与轴功率之比称为效率。
（6）允许吸上真空度—这个参数表示泵的吸液能力，单位为m。
风机的特性参数
（1）流量Q—单位时间内通过风机的气体体积叫风机的流量，又称风量，单位为m3/min。
（2）压力P—压力有全压和静压。单位体积的气体在通风机内所获得的总能量叫通风机全压P，单位为Pa；风机的全压减风机出口的动压称为风机的静压Pst，单位为Pa 。
（3）转速n—风机叶轮每分钟旋转周数叫转速，单位为r／min。
（4）功率—通风机功率有：轴功率和有效功率。
①轴功率N—原动机传给通风机轴上的功率，单位为W或KW。
②有效功率Na—单位时间内气体自风机所获得的实际能量，单位为W或kw。
（5）效率—风机的有效功率与轴功率之比称为风机的效率。
理论流量：不考虑泄漏时的流量。
叶片无限多时的理论压头基本方程结论：
①单位重量流体所获得的能量，仅与流体在叶片进口及出口处的速度有关，而与流动过程无关。②单位重量流体所获得的能量与被输送流体的种类无关。也就是说，无论是被输送的流体是液体还是气体，只要叶片进口和出口处的速度三角形相同，都可以得到相同的压头。③单位重量流体所获得的能量与叶轮外缘圆周速度u2成正比，而u2=πnD2/60。所以，当其他条件相同时，叶轮外径D2越大，转速n越高，压头就越高。
大小相同，转速相同，前弯叶片叶轮获得的理论压头最大，径向叶片叶轮其次，而后弯叶片叶轮获得的压头最小.
离心式泵或风机工作时有各种损失。按其产生原因不同可分为水力损失、容积损失和机械损失三种。
汽蚀：由于压力的变化而导致的液流内的汽泡的产生、发展和溃灭引起的材料破坏，称为汽蚀。汽蚀危害：（1）材料破坏（2）噪声和振动（3）性能下降
泵的正常、合理工作条件:
一稳定工作条件二工况点位于工业利用区三实际装置的汽蚀余量大于泵的允许汽蚀余量。
水泵工况点的调节：一、节流调节二、减少时轮数目三、削短时轮直径
泵的启动：1、对泵进行检查，各部件连接牢固，泵轴转动灵活、吸水滤网无堵塞、然后盘车，务使其转动灵活无卡住现象。2、向泵腔和吸水管注满水，排出泵腔内的空气，关闭排水管上的截止阀，即可开动电机。3、当泵的转速达到正常速的同时电流表的读书回落后，逐渐开启截止阀，并固定在适当的开度，进入正常工作。
扩散器的作用：回收部分动压，以提高风机装置的静压。
喘震：当具有驼峰或马鞍状风压特性曲线的风机在具有大容器的网路工作时，就可能使风机的流量发生忽大忽小的剧烈变化，从而引起强烈的机械振动，这种现象叫做喘震。
如何选择启动工况应从两方面考虑：启动工况点的功率最小；启动过程中避免出现不稳定的现象。因此，对风压特性曲线单调下降的离心风机应管壁风门启动，这样启动功率最小。对呈驼峰或马鞍形特性曲线的风机，为避免启动过程中工况点通过不稳定区，应半开或全开风门启动。
通风机的调节方法有两种，一是改变网路特性,如风门调节，二是改变风机特性调节，如变转速调节、前导器调节、改变叶轮级数调节、改变叶片数调节。

C. 按连续介质的概念，流体质点是指什么

流体力学或固体力学研究的基本假设之一。它认为流体或固体质点在空间是连续而无空隙地分布的，且质点具有宏观物理量如质量、速度、压强、温度等，都是空间和时间的连续函数，满足一定的物理定律（如质量守恒定律、牛顿运动定律、能量守恒定律、热力学定律等）。编辑本段油藏范围
这里的不连续介质是指在整个油藏范围,不将其作为连续介质,只有大裂缝内部范围才能作为连续介质.饱和度中值压力越高,储层未经改造前原始生产油气的能力越低。编辑本段质点
所谓质点，实际是指微观充分大、宏观充分小的分子团，也称微团。即其尺度比分子或分子运动尺度足够大，它可以包含“无数”的分子，而比所研究力学问题的特征尺度足够小。有了连续介质假设，就可以在流体力学研究中广泛运用数学分析这一强有力的工具。实际流体的结构在一般情况下是非常接近连续介质模型的
。编辑本段冰点温度
例如在冰点温度（273.15开）和标准大气压（101325帕）下，1立方厘米空气含分子约2.7×1019个，分子平均自由程
约10-9厘米（液体比气体更为“致密”），1秒内分子碰撞约1029次。显然，从力学角度完全可以忽略分子结构的离散性和分子碰撞作用的间歇性，而认为物质是连续的。在特殊情况，如稀薄气体中，分子自由程相比力学特征尺度已不是非常小，因而连续介质假设不适用；激波层的厚度为分子量级，研究激波层中的气体运动也不能用连续介质假设。编辑本段化学工程
化学工程研究中从宏观角度对流体进行的一种处置，即把流体视为由无数分子集团所组成的连续体系，把每个分子集团称为质点，质点在流体内部一个紧挨一个，它们之间没有任何空隙、流体被这种介质所充满，因而将流体看作连续介质，其目的是为了摆脱复杂的分子运动，而从宏观角度(如受到重力、离心力等外力作用时)研究流体的运动规律。

D. 流体质点的介绍

流体质点是指流体和任何物质一样，都是由分子组成的，分子与分子之间是不连续而版有空隙的。例如，常温权下每立方厘米水中约含有3×10e22个水分子，相邻分子间距离约为3×10e-8厘米。因而，从微观结构上说，流体是有空隙的、不连续的介质。所谓流体质点，是指微小体积内所有流体分子的总体，而该微小体积是几何尺寸很小（但远大于分子平均自由行程）但包含足够多分子的特征体积，其宏观特性就是大量分子的统计平均特性，且具有确定性。

E. 　流体的主要物理性质及物理量

一、流体的密度

单位体积流体的质量，称为流体的密度。若以V表示流体的体积，单位为m³；以m表示流体的质量，单位为kg；则均质流体的密度为：

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密度的CGS制单位为g/cm³,SI制单位为kg/m³。换算关系如下：

1g/cm³＝1000kg/m³

流体包括液体与气体。对于液体加热和加压，只能引起其密度极微小的变化。在一般情况下，对这种微小的变化可以不予考虑。气体是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。因此，气体的密度必须标明其状态。从手册中查得的气体密度往往是某一指定条件下的数值，这就涉及到如何将查得的密度换算为操作条件下的密度。一般情况下，当压强不太高，温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体处理。

在某状态下理想气体的密度可按下式进行计算：

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或

式中m——气体的质量（kg）；

p——气体的绝对压强（kN/m²）；

V——气体的体积（m^３）；

T——气体的绝对温度（K）；

M——气体的摩尔质量（kg/kmol）；

n——物质的量（kmol）；

R——气体常数，其值为8.3144J/mol·K。

（下标“0”表示标准状态）

在非金属矿产加工生产中所遇到的流体，往往是含有几个组分的混合物。通常手册中所列出的为纯物质的密度，所以混合物的平均密度P_ｍ还得通过以下公式进行计算。

对于液体混合物，各组分常用质量分数来表示其在混合物中所占的比例。现以1kg混合液体为基准，若各组分在混合前后其体积不变，则1kg混合物的体积等于各组分单独存在时的体积之和。混合物的密度可用下式计算：

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式中ρ_A，ρ_B……ρ_N——液体混合物中各组分的密度（kg/m³）；w_A、w_B、w_N——液体混合物中各组分的质量分数。

对于气体混合物，各组分常用体积分数来表示其在混合物中所占的比例。现以1m³混合气体为基准，若各组分在混合前后其质量不变，则1m³混合气体的质量等于各组分的质量之和。故混合气体的密度为：

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式中ρ_A、ρ_B……ρ_N——气体混合物中各组分的密度（kg/m³）；

φ_A、φ_B……φ_N——气体混合物中各组分的体积分数。

气体混合物的平均密度ρ_ｍ也可按式（1-2）计算。此时应以气体混合物的平均摩尔质量M_ｍ代替式中的气体摩尔质量M，气体混合物的平均摩尔质量M_ｍ可按下式求得：

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式中M_A、M_B…………M_N——气体混合物中各组分的摩尔质量（kg/km0l）；

x_A、x_B……x_N——气体混合物中各组分的摩尔分数。

二、重度

工程上还经常用单位体积流体的重量来反映流体的轻重。这-物理量叫流体的重度。若以V表示流体的体积，单位：m³；W表示流体的重量，单位：N。对于均质流体的重度有：

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由于流体的重量与质量m的关系为：

W＝mg

式中g为重力加速度，单位为m/s²，将上式等号两端同时除以流体的体积V，即可得出重度与密度的换算关系：

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由此可知，流体的重度等于流体的密度乘以重力加速度。

三、流体的粘度

流体的另一重要性质为粘滞度，简称粘度。此种特性在流体运动中具有极其重大的意义。

理想流体没有粘度，也就是流体质点作相对运动时没有内部摩擦力；但是，实际流体是有粘度的，也就是在其流动时必然有内部摩擦力产生。这种内部摩擦力通常以每单位面积上的力来计算，即力学中所谓的剪切力。严格地讲是剪力强度。图1-1所示为流体在管中流动过程中层流运动状态的情形。层流质点的流速为v，在垂直距离dy处的相邻层流体质点的流速为v+dv，则根据牛顿粘性定律，剪切应力可由下式所列的关系来决定：

图1-1层流运动状态

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式中τ——剪切应力（N/m²）；

η——粘度（Pa·s）；

——与两层流体质点的流动面垂直的速度梯度（1/s）。]]

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当速度梯度等于1，粘度的数值即为剪力应力的数值。

通常手册中查到的粘度数据都是以高斯制单位表示的。粘度的高斯制单位为泊（P）〔dyn·s/cm²〕。由于泊这个单位比较大，用起来表示不方便，故通常以泊的1/100，即厘泊（cP）作为粘度单位。进行工程计算时需将它换算成国际单位制（SI）或工程制单位。

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在工程单位制中，粘度的单位是kg·s/m²

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流体的粘度为流体内部摩擦力的表现，受流体温度的影响。当温度升高时，液体的粘度急剧下降，而且粘度愈大，下降愈快；相反，气体的粘度则随温度上升而增大。

气体的粘度根据现有的分子运动学说，应与其压强无关。在一般压力下，粘度受压强的影响极微小，可忽略不计。而在高压或高真空下，才需考虑压强的影响。压强对液体粘度的影响，一般很小，实际上可以不考虑。

F. 在流体力学中，单位质量力是指什么

单位质量力是指作用在单位质量流体上的质量力。

某种力场作用在单位流体质点上的力，其大小和流体的质量和体积成正比.

根据国际单位，单位质量力的量纲应是LT^（-2）,单位是 m/s^2。

流体是连续分布的，研究的区域可能为无穷大，因此质量力常用单位质量力来表示。单位质量力等于质量力所引起的加速度。

(6)流体质点具有多少质量扩展阅读：

在生活中，我们常见的质量力是重力、直线运动惯性力、离心惯性力。

1.重力的方向总是竖直向下。物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比，计算公式是：G=mg，g为比例系数，重力大小约为9.8N/kg，重力随着纬度大小改变而改变，表示质量为1kg的物体受到的重力为9.8N。重力作用在物体上的作用点叫重心。

2.惯性力是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以该物体为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内有发生位移的趋向，因此称之为惯性力。

3.离心惯性力是指转动参考系中质点受到的一种惯性力。如果质量为m的质点距转轴距离r，转动角速度w，则离心惯性力的大小为m*r*w^2，方向离转轴沿径向向外。

G. 从流体质点运动情况、速度分布以及流动阻力产生的原因等方面比较层流与湍流有什么不同

流体，是与固体相对应的一种物体形态，是液体和气体的总称。由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的，流体都有一定的可压缩性，液体可压缩性很小，而气体的可压缩性较大，在流体的形状改变时，流体各层之间也存在一定的运动阻力（即粘滞性）。当流体的粘滞性和可压缩性很小时，可近似看作是理想流体，它是人们为研究流体的运动和状态而引入的一个理想模型，是液压传动和气压传动的介质。
流体，是与固体相对应的一种物体形态，是液体和气体的总称。由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的，它的基本特征是没有一定的形状并且具有流动性。流体与其他物质一样具有质量和密度，且有一定的可压缩性，液体可压缩性很小，而气体的可压缩性较大，在流体的形状改变时，流体各层之间也存在一定的运动阻力（即粘滞性）。当流体的粘滞性和可压缩性很小时，可近似看作是理想流体，它是人们为研究流体的运动和状态而引入的一个理想模型，是液压传动和气压传动的介质。
固体和流体具有以下不同的特征：在静止状态下固体的作用面上能够同时承受剪切应力和法向应力。而流体只有在运动状态下才能够同时有法向应力和切向应力的作用，静止状态下其作用面上仅能够承受法向应力，这一应力是压缩应力即静压强。固体在力的作用下发生变形，在弹性极限内变形和作用力之间服从胡克定律，即固体的变形量和作用力的大小成正比。而流体则是角变形速度和剪切应力有关，层流和紊流状态它们之间的关系有所不同，在层流状态下，二者之间服从牛顿内摩擦定律。
当作用力停止作用，固体可以恢复原来的形状，流体只能够停止变形，而不能返回原来的位置。固体有一定的形状，流体由于其变形所需的剪切力非常小，所以很容易使自身的形状适应容器的形状，在一定的条件下并可以维持下来。
希望我能帮助你解疑释惑。