流體，是與固體相對(duì)應(yīng)的一種物體形態(tài)，是液體和氣體的總稱。由大量的、不斷地作熱運(yùn)動(dòng)而且無固定平衡位置的分子構(gòu)成的，它的基本特征是沒有一定的形狀并且具有流動(dòng)性。流體與其他物質(zhì)一樣具有質(zhì)量和密度，且有一定的可壓縮性，液體可壓縮性很小，而氣體的可壓縮性較大，在流體的形狀改變時(shí)，流體各層之間也存在一定的運(yùn)動(dòng)阻力（即粘滯性）。當(dāng)流體的粘滯性和可壓縮性很小時(shí)，可近似看作是理想流體，它是人們?yōu)檠芯苛黧w的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)而引入的一個(gè)理想模型，是液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)的介質(zhì)。

　　一、流體特征

　　固體和流體具有以下不同的特征：在靜止?fàn)顟B(tài)下固體的作用面上能夠同時(shí)承受剪切應(yīng)力和法向應(yīng)力。而流體只有在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下才能夠同時(shí)有法向應(yīng)力和切向應(yīng)力的作用，靜止?fàn)顟B(tài)下其作用面上僅能夠承受法向應(yīng)力，這一應(yīng)力是壓縮應(yīng)力即靜壓強(qiáng)。固體在力的作用下發(fā)生變形，在彈性極限內(nèi)變形和作用力之間服從胡克定律，即固體的變形量和作用力的大小成正比。而流體則是角變形速度和剪切應(yīng)力有關(guān)，層流和紊流狀態(tài)它們之間的關(guān)系有所不同，在層流狀態(tài)下，二者之間服從牛頓內(nèi)摩擦定律。

　　當(dāng)作用力停止作用，固體可以恢復(fù)原來的形狀，流體只能夠停止變形，而不能返回原來的位置。固體有一定的形狀，流體由于其變形所需的剪切力非常小，所以很容易使自身的形狀適應(yīng)容器的形狀，在一定的條件下并可以維持下來。

　　二、性質(zhì)

　?。?）質(zhì)量和密度

　　流體和其他物質(zhì)一樣，具有質(zhì)量和重量。單位體積的流體所具有的質(zhì)量稱為流體的密度，用ρ來表示。在流體中任意點(diǎn)處的密度均相同，則該流體為均勻流體，均勻流體的密度表示為，ρ=m/v 。對(duì)于非均勻流體，因?yàn)楦鼽c(diǎn)處的密度不同，所以按下式計(jì)算的只是流體的平某一點(diǎn)處的密度應(yīng)為：

　　dm——所取某微元件的的質(zhì)量（kg）

　　dV——質(zhì)量為dm的微元件的體積（m³）

　　流體的比容指的是單位質(zhì)量的流體所占有的體積，用v表示。顯然，它與密度互為倒數(shù)。

　　（2）壓縮性和膨脹性

　　當(dāng)作用在流體上的壓力增加時(shí)，流體所占有的體積將減小，這種特性稱為流體的壓縮性。通常用體積壓縮系數(shù)Bp來表示。Bp指的是在溫度不變時(shí)，壓力每增加一個(gè)單位，單位體積流體的體積變化量。當(dāng)溫度變化時(shí)，流體的體積也隨之變化，溫度升高、體積膨脹，這種特性稱為流體的膨脹性，用溫度膨脹系數(shù)Bt來表示。Bt是指當(dāng)壓力保持不變溫度升高1K時(shí)單位體積流體的體積增加量。

　　一般的，水及其他液體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)都很小。所以，工程上一般不考慮它們的壓縮性或膨脹性。但當(dāng)壓力、溫度的變化比較大時(shí)(如在高壓鍋爐中)，就必須考慮液體的壓縮性和膨脹性。對(duì)于氣體，它不同于液體，壓力和溫度的改變對(duì)氣體密度或重度的變化影響很大。在熱力學(xué)中是用氣體狀態(tài)方程式來描述它們之間的關(guān)系。

pv=RT

　　式中，p——絕對(duì)壓力（N/m³），

　　v——比容（m³/kg），

　　T——絕對(duì)溫度（K），

　　R——?dú)怏w常數(shù)（Nm/kgK）

　　需要指出：在一般情況下，流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)都很小。對(duì)于能夠忽略其壓縮性的流體稱為不可壓縮流體。不可壓縮流體的密度和重度均可看作常數(shù)。反之，對(duì)于壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)比較大，不能被忽略，或密度和重度不能看成常數(shù)的流體稱為可壓縮流體。但是，可壓縮流體與不可壓縮流體的劃分并不是絕對(duì)的。例如，通常把氣體看成可壓縮流體。但是，當(dāng)氣體的壓力和溫度在整個(gè)流動(dòng)過程中變化很小時(shí)(如通風(fēng)系統(tǒng))，它的重度和密度的變化也很小，可近似地看為常數(shù)。再如，當(dāng)氣體對(duì)于固體的相對(duì)速度比在這種氣體中當(dāng)時(shí)溫度下的音速小得多時(shí)，氣體密度的變化也可以被忽略，對(duì)于能把氣體的密度看成常數(shù)的情況，可按不可壓縮流體來處理。

　?。?）粘滯性

　　當(dāng)流體中發(fā)生了層與層之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度快的層對(duì)速度慢的層產(chǎn)生了一個(gè)拖動(dòng)力使它加速，而速度慢的流體層對(duì)速度快的就有一個(gè)阻止它向前運(yùn)動(dòng)的阻力，拖動(dòng)力和阻力是大小相等方向相反的一對(duì)力，分別作用在兩個(gè)緊挨著但速度不同的流體層上，這就是流體粘性的表現(xiàn)，稱為內(nèi)摩擦力或叫粘滯力。為了維持流體的運(yùn)動(dòng)就必須消耗能量來克服由于內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的能量損失，這就是流體運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)造成能量損失的原因。實(shí)際上，粘性是流體阻止發(fā)生剪切變形和角變形的一種特性。這是由于內(nèi)聚力的存在和流體層間的動(dòng)量交換而造成的。內(nèi)摩擦力就是這種特性的表現(xiàn)形式。當(dāng)流體處于靜止或各部分之間相對(duì)速度為零時(shí)，流體的粘性就表現(xiàn)不出來，內(nèi)摩擦阻力也就等于零。

　　在工程計(jì)算中亦常常采用流體的動(dòng)力粘度與其密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度或運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，以v表示，其單位為斯托克。溫度對(duì)流體的粘滯系數(shù)影響很大。溫度升高時(shí)液體的粘滯系數(shù)降低，流動(dòng)性增加。氣體則相反，溫度升高時(shí)，它的粘滯系數(shù)增大。這是因?yàn)橐后w的粘性主要是由分子間的內(nèi)聚力造成的。溫度升高時(shí)，分子間的內(nèi)聚力減小，粘度就要降低。造成氣體粘性的主要原因則是氣體內(nèi)部分子的亂運(yùn)動(dòng)，它使得速度不同的相鄰氣體層之間發(fā)生質(zhì)量和動(dòng)量的交換。當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體分子亂運(yùn)動(dòng)的速度加大，速度不同的相鄰氣體層之間的質(zhì)量和動(dòng)量交換隨之加劇。所以，氣體的粘性將增大。

　　（4）流動(dòng)形式

　　流體流動(dòng)存在兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：層流和湍流。倘流速很慢，流體會(huì)分層流動(dòng)，互不混合，此乃層流。倘流速增加，越來越快，流體開始出波動(dòng)性擺動(dòng)，此情況稱之為過渡流。當(dāng)流速繼續(xù)增加，達(dá)到流線不能清楚分辨，會(huì)出現(xiàn)很多漩渦，這便是湍流，又稱作亂流、擾流或紊流。

　　三、理想流體和實(shí)際流體

　　根據(jù)流體粘性的差別，可將流體分為兩大類，即理想流體和實(shí)際流體。

　　自然界中存在的流體都具有粘性，統(tǒng)稱為粘性流體或?qū)嶋H流體。對(duì)于完全沒有粘性的流體稱為理想流體。這種流體僅是一種假想，實(shí)際并不存在。但是，引進(jìn)理想流體的概念是有實(shí)際意義的。因?yàn)?，粘性的問題十分復(fù)雜，影響因素很多，這對(duì)研究實(shí)際流體的帶來很大的困難。因此，常常先把問題簡化為不考慮粘性因素的理想流體，找出規(guī)律后再考慮粘性的影響進(jìn)行修正。這種修正，常常由于理論分析不能完全解決而借助于試驗(yàn)研究的手段。另外，在很多實(shí)際問題中粘滯性并不起主要作用。因此，把實(shí)際流體在一定條件下，可當(dāng)作理想流體處理，這樣既抓住了主要矛盾又使問題大大地簡化。