
【化】 incompressibility
不可压缩性(Incompressibility)是流体力学和连续介质力学中的核心概念,指物质在受到外界压力作用时保持体积不变的特性。该术语对应的英文翻译为"incompressibility",在《牛津汉英科技大词典》中被定义为"材料在压力作用下不发生显著体积变化的属性"。
从物理学角度看,不可压缩流体满足质量守恒方程的特殊形式: $$
abla cdot mathbf{v} = 0 $$ 其中$mathbf{v}$为速度场,该公式表明流体微团的体积膨胀率为零。这种数学表述常见于《流体力学基础(第5版)》中纳维-斯托克斯方程的推导过程。
工程实践中,水的不可压缩性(参考《工程流体力学手册》)使其成为理想的液压介质,广泛应用于机械传动系统。而空气在低速流动时(马赫数<0.3)也可近似视为不可压缩流体,这一假设简化了飞机机翼设计的计算模型(见《航空航天工程原理》)。
材料科学领域,《先进材料特性手册》指出,金属在弹性变形阶段表现出准不可压缩性,其泊松比接近0.5。这种特性是构建压力容器强度计算模型的重要理论基础。
不可压缩性是流体力学中的一个重要概念,指流体在压力作用下密度变化可忽略的性质。以下是详细解释:
不可压缩性指流体(液体或气体)受外力压缩时,其体积或密度几乎不发生变化的现象。在工程计算中,若密度变化率小于5%,通常视为不可压缩流体。
液体(如水)
气体
通过流体动力学方程可推导出不可压缩条件:
需注意:严格来说所有流体都有微弱压缩性,但在特定条件下可理想化处理。例如水的压缩系数约为4.9×10⁻¹⁰ Pa⁻¹,意味着每增加1个大气压,体积仅缩小约0.0049%。
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