水力学(下册)(第二版)
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1.4 连续介质和理想液体的概念

1.4.1 连续介质假定

所谓连续介质就是认为液体连续地无空隙地充满它所占据的空间。基于下面原因我们将液体作为连续介质。

水利工程中的水流运动,如管流、明渠流、闸孔出流及堰流等,均属于大尺度的宏观水流运动。

由于1cm3的水中就有3×1022个水分子,分子间的距离为3×10-8cm,所以采用由微观到宏观的研究方法来研究液体的运动几乎是不可能的,同时,用连续介质的观念来处理宏观问题,其精度已完全满足工程要求。

如果将液体作为连续介质看待,则液体中的任何物理量,如密度ρ、压强p和速度u等均可视为空间坐标(x,y,z)的连续函数。于是,可以用数学分析的方法来研究水流的运动规律。

1.4.2 理想液体概念

自然界中的实际液体都具有一定的黏性,工程中的许多问题如果从实际液体入手研究,那是相当复杂的,甚至在数学上会遇到难以克服的困难。为此引入理想液体的概念,即忽略其黏性并将不具有黏性的液体称为理想液体。从理想液体入手来研究液体的运动规律在某些情况下可得到与实际非常吻合的结果,如水流绕过流线型物体的运动。对那些黏性不能忽略的实际液体的运动也往往可以理想液体运动规律作为基础,借以揭示实际液体运动的概貌和趋势,然后再将黏性影响考虑进去加以修正。这种修正多数是以试验资料为依据而进行的。因此,可以说研究理想液体是研究实际液体的一个台阶。