1.1.2 壓力、密度、比重、比容

1.壓力

壓力是流體最常見的一個參數。在CFD仿真中，壓力邊界也是一個最常用的邊界條件。壓力的法定計量單位是Pa（帕斯卡），與壓力相關的參數有如下幾種。

（1）標準大氣壓 標準大氣壓（Standard Atmospheric Pressure）是在標準大氣條件下海平面的氣壓，其值為101325Pa。標準大氣壓也是壓強的單位，通常記為atm。

（2）絕對壓力 絕對壓力是相對于壓強為0的壓強值，SOLIDWORKS Flow Simulation中輸入的壓力都是絕對壓力。

（3）相對壓力 相對壓力通常也稱為表壓，是用壓力測量設備測量得到的數值，即相對于標準大氣壓的壓強值。需要注意的是，在制造業設備中，通常測量設備（如壓力表）給出的數值是相對壓力，在進行CFD仿真時，需要換算成絕對壓力。“相對壓力”加上“標準大氣壓”即是“絕對壓力”。

（4）靜壓 靜壓是流體在宏觀上靜止不動產生的壓力，或者流體在流動時產生的垂直于流體運動方向的壓力。

（5）動壓 動壓是流體運動時，沿著流動方向產生的壓力。例如，風扇轉動時，人體能感覺到風對人體的作用，這是動壓的體現。動壓沒有負值，它的計算公式如下，即

式中，ρ是流體密度；v是流體流動速度。

（6）總壓 靜壓加上動壓即是總壓，可以使用皮托管等設備測量得到流體的總壓和靜壓，根據動壓公式可以得到流體速度。

（7）負壓 負壓通常是指壓力低于標準大氣壓的狀態，也稱為“真空度”。負壓（真空度）是大氣壓強與絕對壓強的差值。

（8）壓差 顧名思義，壓差就是壓力的差值，有靜壓差、總壓差等。例如，閥門或管道設備通常需要知道流體入口和出口之間的壓差。

（9）環境壓力 SOLIDWORKS Flow Simulation的邊界條件中有“環境壓力”項，它被定義為流體入口的總壓或者是流體出口的靜壓。

2.密度、比重、比容

流體的基本參數還包括密度、比重和比容。流體密度通常隨著溫度和壓力的變化而變化。

（1）密度 密度是單位體積的流體的質量，法定計量單位為kg/m3，流場中各位置點有可能具有不同的流體密度。例如，在空化/汽蝕CFD仿真的結果中，液體密度在空化位置處可能出現變化。常見流體的密度見表1-2。

（2）比重 在某些工程技術問題中，還會用到比重這一參數。比重定義為流體的密度與4℃水的密度之比。比重是無量綱參數。

（3）比容 比容是密度的倒數，即單位質量的流體所占的體積，國際單位制單位為m3/kg。比容在高溫塑料熔體的模流仿真中是常用的參數之一。塑料熔體是一種非牛頓流體，它的pVT曲線是最重要的仿真參數之一，其中的V即指比容。