当您进入任何一个化工生产
基地时，您会发现什么？
流体特性参数：密度（自学）
– 定义
– 数据获取途径
– 与温度、压力的定性关系
– 单位制
– 计算：理想气体；气体、液体混合物
流体的受力
场力或体积力（质量力）：非接触力，大小与流体的质量成
正比，例如：重力，离心力，电磁力等
表面力：接触力，大小与和流体相接触的物体（包括流体本
身）的表面（或假想表面）积成正比，例如：压强和应力
aaF Vm ???
处于重力场中的流体,无论运动与否都受到力的作用。
连续介质的受力服从牛顿定律。
重力场 ——重力加速度
离心力场 ——离心加速度
压强被视为外部作用力（包括流体柱自身的重力）在流体中
的传播，其方向始终与作用面相垂直；无论流体运动与否，
压强始终存在，静止流体中的压强称为静压强。在流体空间
的任一点处，静压强数值相等地作用在各个方向。
流体的受力
??
?
?
??
真空度
表压大气压强真实压强
正应力：与压缩（或扩张）形变相对应的应力，方向与作用
面相垂直。
剪应力：与剪切形变相对应的应力，方向与作用面相平行。
表面张力：存在于不同流体的相邻界面，使液体表面具有收
缩的趋势。其大小用表面张力系数 ? 来表示，其单位为
N/m。其大小对于流体的分散和多相流动与传热传质有
重要影响。
用压力计（ manometer）测定压强
当真实压强大于大气压强时称为表压、当真实压强小于大气
压强时称为真空度。
流体受力会产生形变
液体形变及其根本原因
流动是流体的连续形变
剪切力
牛
顿
粘
性
定
律
? 实验 证明，对许多种流体，当流动是层状流 (如
流动较慢 )时，力 F与 ?u、板面积 A成正比，与 ?y
成反比,
? 牛顿粘性定律
– 比例系数：粘度 ?
– 剪切应力 ?
– 法向速度梯度
? 牛顿流体，与非牛顿流体
? 牛顿粘性定律是牛顿流体在作层流流动时的过程
特征方程
AyuF ??? ? yuAF ???? ??
dy
du?? ?取极限，即 ?y?0
7
黏 & 粘
牛
顿
粘
性
定
律
讨
论
? 剪应力 ?与速度梯度 du/dy成正比，而与法向压力无
关。这与固体表面摩擦力规律不同 (与正压力成正
比 )。
? 粘度 ?是流体的物性，因流体而异，且随温度、压
力而变化,
– 气体粘度远小于液体；
– 气体粘度随温度上升而增加，压力高时对粘度略有影响；
– 液体粘度随温度上升而降低，压力影响不考虑。
? 粘度单位,Pa?s,P,cP
– （自学）量纲推导、单位换算
? 混合物粘度,
? 注意速度梯度的方向（正负）
? ?和 ?都 是有限值，所以，速度梯度 du/dy也为有限值，
即速度变化是连续的，边界无“滑移”。
??? 5.0
5.0
iii
iii
My
My ??气体,??
iix ?? lglg
液体,
8
???
?
???
???
y
uf
yu d
d
/dd
??
高分子熔体和溶液、表面活性剂溶液、石油、食品以及含微
细颗粒较多的悬浮体、分散体、乳浊液等流体在层流时并不
服从牛顿粘性定律，统称为非牛顿流体
非牛顿流体的 粘度 ? 不再为
一常数而与 dux / dy 有关
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid） -了解
牛顿型流体
塑型流体
涨塑流体
假塑型流体
d u/ d y
?
? y
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid ）
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid ）
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid ）
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid ）
图 7 绕无穷长圆柱的流动
理想流体
抓住主要矛盾的研究方法
图 8 均匀流绕过圆柱体无环量的流动
图 9 压强系数沿圆柱面的分布
水塔多麽高？泵功率？管道粗细几何？
? 日常生活中的管道故事
–洗澡的感觉有时很不爽
–做饭时间煤气总显不足
? 管道的主要情结
流量（大小及控制）
现象 平衡法则 推动力 阻力 速度
电荷流动 电平衡（无电位差） 电位差 电阻 电流强度
流体流动 能量平衡（流体静止）？？ 流量
热传递 热平衡（无温度差）？？？
质量传递 相平衡 （？） *？？？
过程的对比
平衡判定和速率计算是过程科学的核心问题
? 流体 是可流动的物体
? 力学 的核心问题是物体受 力 与
运动 的关系
? 流体静力学是认识流体的基础，
如同静电学是所有电磁学的基
础
? 力 总是伴随 能量
at first view
基地时，您会发现什么？
流体特性参数：密度（自学）
– 定义
– 数据获取途径
– 与温度、压力的定性关系
– 单位制
– 计算：理想气体；气体、液体混合物
流体的受力
场力或体积力（质量力）：非接触力，大小与流体的质量成
正比，例如：重力，离心力，电磁力等
表面力：接触力，大小与和流体相接触的物体（包括流体本
身）的表面（或假想表面）积成正比，例如：压强和应力
aaF Vm ???
处于重力场中的流体,无论运动与否都受到力的作用。
连续介质的受力服从牛顿定律。
重力场 ——重力加速度
离心力场 ——离心加速度
压强被视为外部作用力（包括流体柱自身的重力）在流体中
的传播，其方向始终与作用面相垂直；无论流体运动与否，
压强始终存在，静止流体中的压强称为静压强。在流体空间
的任一点处，静压强数值相等地作用在各个方向。
流体的受力
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真空度
表压大气压强真实压强
正应力：与压缩（或扩张）形变相对应的应力，方向与作用
面相垂直。
剪应力：与剪切形变相对应的应力，方向与作用面相平行。
表面张力：存在于不同流体的相邻界面，使液体表面具有收
缩的趋势。其大小用表面张力系数 ? 来表示，其单位为
N/m。其大小对于流体的分散和多相流动与传热传质有
重要影响。
用压力计（ manometer）测定压强
当真实压强大于大气压强时称为表压、当真实压强小于大气
压强时称为真空度。
流体受力会产生形变
液体形变及其根本原因
流动是流体的连续形变
剪切力
牛
顿
粘
性
定
律
? 实验 证明，对许多种流体，当流动是层状流 (如
流动较慢 )时，力 F与 ?u、板面积 A成正比，与 ?y
成反比,
? 牛顿粘性定律
– 比例系数：粘度 ?
– 剪切应力 ?
– 法向速度梯度
? 牛顿流体，与非牛顿流体
? 牛顿粘性定律是牛顿流体在作层流流动时的过程
特征方程
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7
黏 & 粘
牛
顿
粘
性
定
律
讨
论
? 剪应力 ?与速度梯度 du/dy成正比，而与法向压力无
关。这与固体表面摩擦力规律不同 (与正压力成正
比 )。
? 粘度 ?是流体的物性，因流体而异，且随温度、压
力而变化,
– 气体粘度远小于液体；
– 气体粘度随温度上升而增加，压力高时对粘度略有影响；
– 液体粘度随温度上升而降低，压力影响不考虑。
? 粘度单位,Pa?s,P,cP
– （自学）量纲推导、单位换算
? 混合物粘度,
? 注意速度梯度的方向（正负）
? ?和 ?都 是有限值，所以，速度梯度 du/dy也为有限值，
即速度变化是连续的，边界无“滑移”。
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液体,
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高分子熔体和溶液、表面活性剂溶液、石油、食品以及含微
细颗粒较多的悬浮体、分散体、乳浊液等流体在层流时并不
服从牛顿粘性定律，统称为非牛顿流体
非牛顿流体的 粘度 ? 不再为
一常数而与 dux / dy 有关
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid） -了解
牛顿型流体
塑型流体
涨塑流体
假塑型流体
d u/ d y
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非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid ）
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid ）
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid ）
非牛顿流体 （ Non-Newtonian fluid ）
图 7 绕无穷长圆柱的流动
理想流体
抓住主要矛盾的研究方法
图 8 均匀流绕过圆柱体无环量的流动
图 9 压强系数沿圆柱面的分布
水塔多麽高？泵功率？管道粗细几何？
? 日常生活中的管道故事
–洗澡的感觉有时很不爽
–做饭时间煤气总显不足
? 管道的主要情结
流量（大小及控制）
现象 平衡法则 推动力 阻力 速度
电荷流动 电平衡（无电位差） 电位差 电阻 电流强度
流体流动 能量平衡（流体静止）？？ 流量
热传递 热平衡（无温度差）？？？
质量传递 相平衡 （？） *？？？
过程的对比
平衡判定和速率计算是过程科学的核心问题
? 流体 是可流动的物体
? 力学 的核心问题是物体受 力 与
运动 的关系
? 流体静力学是认识流体的基础，
如同静电学是所有电磁学的基
础
? 力 总是伴随 能量
at first view
