可压缩性

流体力学术语

温度一定时，流体受压力的作用而使体积发生变化的性质称为可压缩性。可压缩性又可分为液体可压缩性和气体可压缩性，通常所指的为液体可压缩性。

液体的可压缩性

液体受压力的作用而使体积发生变化的性质称为液体的可压缩性。体积为V的液体，当压力的变化量为△P时，体积的绝对变化量为△V，液体在单位压力变化下的体积相对变化为:

式中，k—液体的压缩系数。

由于压力增大时液体的体积减小，因此上式的右边必须加一负号，以使k值为正。液体的压缩系数的倒数称为液体的体积弹性模量，简称体积模量，用K表示。即：

体积弹性模量K表示液体产生单位体积相对变化量时所需要的压力增量。在使用中，可用K值来说明液体抗压缩能力的大小。一般矿油型液压油的体积弹性模量K=（1.2~2）× MPa。它的可压缩性是钢的100~50倍。但在实际使用中，由于在液体内不可避免的会混入空气等原因，其抗压缩能力显著降低，这会影响液压系统的工作性能。因此，在有较高要求或压力较大的液压系统中，应尽量减少油液中混入的气体及其他易挥发（如煤油、汽油等）的含量。由于油液中的气体难以完全排除，在工程计算中常取液压油的体积弹性模量为K=0.7× MPa左右。

气体的可压缩性

流体的可压缩性也可以通过定义可压系数k来表达：

式中，V为流体控制单元体积；p为控制单元周边对其的压力。可压缩系数τ根据压缩过程中的情况可定义为等温可压系数与等熵可压系数。

可压系数k为流体的重要特性。一般地，液体的可压系数非常小，如常压下水的等温可压系数为5×Pa，而气体则为Pa，比水大4个数量级以上。对于单位质量的流体，则V变为比容，而密度ρ=1/V，因此上式变为：

式中，density=ρ，因此，当流体收到外力dp 时，其相应的体积变化为dρ=ρτdp。流体因受力而产生流动时，会使其压力发生变化。特别对于高速流，压力梯度变化较大。对于液体而言，其密度变化较小，但气体的密度则较大。因此，液体较高的压力梯度在密度变化不大的情况下会产生告诉流动，此类流动尝视为不可压流动，而气体因为τ较大，较大的压力梯度则可导致密度的变化，同时产生大速度流动，此类流动则视为可压流动。

可压缩性与膨胀性

流体的可压缩性如第一部分所述，压缩系数k与体积弹性模量K都是其重要参数。

流体的膨胀性用热胀系数αT表示。压强一定时，若流体的体积为V，当温度升高dT后，体积增加dV，则热膨胀系数αT定义为

αT的单位是1/K。

因为流体的密度和温度、压强有关，即

ρ=ρ（p,T）

由此得到密度随压强和温度的变化量，即

密度的相对变化率

由流体的可压缩性和膨胀性的定义，可以给出压缩系数k和热胀系数αT的另一种表达式：

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