流体的几组基本概念——压缩与不可压缩流、牛顿与非牛顿流

来源：技术邻作者： 流苏kiwi认识流体之压缩与不可压缩流、牛顿与非牛顿流、定常与非定常流1、不可压缩流和可压缩流压缩性是流体的基本属性。

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任何流体都是可以压缩的，只不过可压缩的程度不同而已。

液体的压缩性都很小，随着压强和温度的变化，液体的密度仅有微小的变化，在大多数情况下，可以忽略压缩性的影响，认为液体的密度是一个常数。

气体的压缩性都很大。

从热力学中可知，当温度不变时，完全气体的体积与压强成反比，压强增加一倍，体积减小为原来的一半；当压强不变时，温度升高1℃体积就比0℃时的体积膨胀1/273。

所以，通常把气体看成是可压缩流体，即它的密度不能作为常数，而是随压强和温度的变化而变化的。

我们把密度随温度和压强变化的流体称为可压缩流体。

把液体看作是不可压缩流体，气体看作是可压缩流体，都不是绝对的。

在实际工程中，要不要考虑流体的压缩性，要视具体情况而定。

2、牛顿流体与非牛顿流体考虑流体的剪切应力和速度梯度之间的关系。

如果流动过程中流体层间所产生的剪应力与法向速度梯度成正比，而与压力无关，则这种流体为牛顿流体。

非牛顿流体广是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，指的是其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体，粘性随着剪切力或者剪切速率而变化而改变。

非牛顿流体其实很常见，绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。

比如人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。

太（白）粉溶液是典型的非牛顿流体，它的主要特征是：流体的粘度会因为受到的压力或速度而变化，压力越大速度越快，粘度会增加，甚至可以成为暂时性的固体。

一盆太（白）粉的水溶液，如果你将手缓慢的插入水溶液中你的手会没入其中，当你拿出来时手上会沾满白色的太（白）粉溶液。

可是当你用力搥打非牛顿流体时，接触面因为压力大而粘度增加，它就会“变硬”。

3、定常流和非定常流流体（气体、液体）流动时，若流体中任何一点的压力，速度和密度等物理量都不随时间变化，则这种流动就称为定常流动，也可称之为“稳态流动”或者“恒定流动”；反之，只要压力，速度和密度中任意一个物理量随时间而变化，流体就是作非定常流动或者说流体作时变流动。

通常在仿真时，与时间无关的欧拉速度场称为定常流场，反之则称为非定常流场。

按流动随时间变化的速率，非定常流动可分为三类：①流场变化速率极慢的流动：流场中任意一点的平均速度随时间逐渐增加或减小，这种流动称为准定常流动。

水库的排灌过程就属于准定常流动。

②流场变化速率很快的流动：在这种情况下须考虑加速度效应。

活塞式水泵或真空泵所造成的流动，这类流动和定常流动有本质上的差别。

例如，用伯努利方程（见伯努利定理）描述这类流动，就须增加一个与加速度有关的项。

③流场变化速率极快的流动：在这种情况下流体的弹性力显得十分重要，例如瞬间关闭水管的阀门。

阀门突然关闭时，整个流场中流体不可能立即完全静止下来，速度和压强的变化以压力波（或激波）的形式从阀门向上游传播，产生很大的振动和声响，即所谓水击现象。

除上述三类流动外，某些状态反复出现的流动也被认为是一种非定常流动。

典型的例子是流场各点的平均速度和压强随时间作周期性波动的流动，即所谓脉动流，这种流动存在于汽轮机、活塞泵和压气机的进出口管道中。

但是一般并不把湍流的脉动归入这种流动。

两者之间的差别在于：湍流脉动参量偏离其平均值要比非定常流动小得多，变化的时间尺度也短得多。

发布于2020-01-0817:00流体力学工程流体力学流体​赞同44​​4条评论​分享​喜欢​收藏​申请转载​