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流体的连续性假设

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耀彩网 1.流体质点

流体是由大量分子组成的,所谓流体质点就是指微观充分大(其中包含大量分子),宏观充分小的分子团。并且分子图的尺寸远远小于被研究流体所占据的空间,即认为此分子团内的物理量是均匀不变的,因而可近似地把这个分子团看作是几何上的一个点,即流体质点。 

    2.流体的连续性假设

耀彩网 连续介质假设由瑞士学者欧拉提出。

任何种类的流体,从微观角度看,并不是连续分布的物质,而均是由无数分子组成的。由于分子之间总是存在间隙,故流体的物理量在空间是非连续分布。但是,由于分子与分子之间的距离比工程中被研究流体所占空间的尺寸远小的多(在标准状态下,0℃,1标准大气压760mmHg=101 325N/m²,1mm³空气就含有2.7*1016个分子)。因此我们在研究宏观的流体流动时不考虑流体分子之间的间隙,而将流体看作是由无数流体质点连接地,无空隙地充满的介质,这称为连续介质假设(由于实际上流体分子之间是有间隙的,并非连续分布的介质,所以叫做假设)。

耀彩网 连续介质假设是流体力学中第一个带有根本性假设,正是有了连续介质假设,才可以将一个微观问题化作宏观问题来处理,从而可利用数字分析中连续函数这个工具来研究流体的运动和平衡规律。

耀彩网 也正是由于有了连续介质假设,流体的各个物理量才可以看作是空间和时间的连续函数。故有:

 

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其中f1,f2,f3均为连续函数,t为时间。

但是,对于稀薄气体中飞行的火箭,高真空技术等,连续介质假设不再使用。

3.流体的连续性方程式

连续性方程式就是流体流动过程中的质量守恒定律的一种数学表达式,见表2-5