**章 流体的物理属性及流动模型
气体动力学是流体力学的一个分支,是研究气体的基本属性、可压缩气体的运动规律及其与周围物体相互作用的一门科学。按照传统的物质形态划分,气体和液体统称为流体。气体在一定的条件下,例如流速很低(气体速度比当地声速小得多)时,可以忽略其压缩性影响。
本章主要讨论流体的基本物理属性和流动模型。首先介绍连续介质模型;其次讨论流体的基本属性,主要涉及流体的压缩性、输运特性(黏滞性和导热性);*后讨论高温气体的基本属性。这些都是研究气体动力学所必须具备的基本知识。
1.1.1 连续性假设
1.1 连续介质模型
从分子物理学观点来看,任何实际流体都是由大量微小的分子或原子所组成的,而且每个分子都在不断地作无规则的热运动。对于流体运动来说,用微观的研究方法太烦琐。而流体(气体和液体)动力学则是研究流体宏观运动的,所以一般可以不考虑流体的微观结构,而把流体看做连续介质。这就是1753年物理学家欧拉提出来的连续性假设。按照这一假设,流体充满着一个容积时不留任何自由空隙,既没有真空的地方也没有分子的微观运动,即把流体看做是连绵不断的不留任何自由空隙的连续介质。这种假设称之为连续性假设。
连续介质假设带来的*大简化是:我们不必研究大量分子的微观瞬时状态,而只需研究描述流体宏观状态的物理量,如速度,压强和密度等。在连续介质中,可以把这些物理量看做是坐标和时间的连续函数,因此可以充分地应用连续函数和场论等数学工具。
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