流体的主要分类有哪些(流体的主要分类是)

导语：流体的主要分类

流体是世界重要的组成部分，日常生活和工作中随处可见，如呼吸的空气、水、钻井液、泥石流、蠕变的盐膏层、石油、天然气等数不胜数！然而它们却可以归纳为以下几类：

1、根据流体物理参数是否随时间改变而分为定常与非定常流动：

从名称上不难理解，这种描述方法是根据流体流动过程及流动过程中的流体的物理参数是否与时间相关来区分、定义的。其中，如果流体流动过程及流动过程中的流体的物理量与时间相关，则成为定常流动；反之，称为非定常流动。

2、根据雷诺数大小分为层流与湍流：

这种方法是根据流体的层与层之间有没有相互干扰、质量和动量的传递来定义的。如果层与层之间存在相互干扰，而且干扰的力度还会随着流动为加大，层与层之间既有质量的传递也有动量的传递，则是湍流。

流体的流动是层流还是湍流可根据是否超过临界雷诺数来判断。雷诺数为：Re=VL/v （V为截面的平均速度；L为特征长度；v为流体的运动粘度）

对于圆形管内流动，特征长度L取圆管的直径d。一般认为临界雷诺数为2320， 当Re<2320时，管中是层流:当Re>2320时，管中是湍流。

对于异型管道内的流动，特征长度取水力直径dH。异型管道水力直径的定义如下dH=4A/S（A为过流断面的面积:S为过流断面上流体与固体接触的周长。）

对于平板的外部绕流，特征长度取沿流动方向的长度，其临界雷诺数为5x10^5~3x10^5。

3、根据流体是否旋转分为有旋和有势流动

因为流体质点的运动可以分解为：随同其他质点的平动、自身的旋转运动、自身的变形运动(拉伸交形和剪切变形)。所以，在流动过程中，若流体质点自身做无旋转运动，则称流动是无旋的，也就是有势的，否则就称流动是有旋流动。流体质点的旋度是一个矢量，通常ω用表示。若ω=0，贝称流动为无旋流动，即有势流动，否则就是有旋流动。

需要注意的是：

(1)与流体的流线或迹线形状无关；

(2)黏性流动一般为有旋流动

(3)对于无旋流动，伯努畢方程适用于流场中任意两点之间

(4)无旋流动也称为有势流动，即存在一个势函数ψ(x，y，z,t)，满足:V=grady。

4、根据流体是否有粘度分为理想流体与粘性流体

如果忽略流动中流体粘性的影响，则可以近似地把流体看成是无粘的，称为无粘流体，也叫做理想流体。这时的流动称为理想流动，理想流体中没有摩擦，也就没有耗散损失。

事实上，真正的理想流体是不存在的。但是在一定的情形下，至少在特定的流动区域中，某些流体的流动非常接近于理想的流动条件，在分析处理中可以当做理想流体。例如，在空气绕物体的流动(空气动力学)中，除去邻近与物体表面的薄层(称为边界层)之外，在其余的流动区域中，空气动力学中都处理成理想流动，此时所求解的控制方程组是不考虑粘性的欧拉方程组。

5、根据流体内摩擦力与剪切应变率是否为线性分为牛顿流体与非牛顿流体

对于粘性流体，可根据内摩擦剪应力与剪应力变率的关系不同分为牛顿流体与非牛顿流体。如果流体的剪应力与应力变率道守牛顿内摩擦定律，即公式r=出，则这种流体就称为牛顿流体。尽管这个线性的牛顿关系式只是一种近似，但是却很好地适用于一类范围很广的流体。水、空气和气体等绝大多数工业中常用的流体都是牛顿流体。

但是，对于某些物质而言，剪应力不只是速度梯度的函数(速度梯度和剪应变率是相同的)，通常还可以是应变的函数，这种物质称为粘一弹性流体。剪应力只依赖于速度梯度的简单粘性流体，也可以不是牛顿流体

事实上存在这样的流体，其剪应力与应变率之间有着相当复杂的非线性关系。如果流体的应力一应变关系还取决于事前的工况，即应变工况，则称为触变流体(如印刷油墨)。

非牛顿流体具有塑性行为，其特征是有一个表现的屈服应力，在达到表现的屈服应力之前，流体的性态像固体一样，一旦超过这个表现的屈服应力，则和粘性流体一样。塑性流体的另一个极端情形是:在低应变率时，粘性系数很小，很容易流动，但随着应变率的增加，变得越来越像固体(如流沙)。这种流体称为膨胀流体。

不同流体的流变曲线

6、根据流体密度是否会变化分为可压和不可压流体

流体的压缩性是指在外界条件变化时，其密度和体积发生了变化。这里的条件有两种，一种是外部压强发生了变化:另一种就是流体的温度发生了变化。描述流体的压缩性常用以下两个量

(1)等温压缩率(B)：当质量为m，体积为p的流体外部压强发生△p的变化时，相应其体积也发生了△的变化，则定义流体的等温压缩率为β=-△v/（r△p），这里的负号是考虑到△与△P总是符号相反的缘故:B的单位为1/Pa。流体等温压缩率的物理意义是，当温度不变时，每增加单位压强所产生的流体体积的相对变化率。

(2)体积膨胀系数：当质量为m，体积为v的物体温度发生△T的变化时，相应其体积也发生了△V的变化，则定义流体的体积膨胀系数为：α=△v/(V△T)

在研究流体流动过程时，若考虑到流体的压缩性，则称为可压缩流动，相应地称流体为可压缩流体，如马赫数较高的气体流动。若不考虑流体的压缩性，则称为不可压缩流动，相应地称流体为不可压缩流体，如水、油等液体的流动。

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