大学流体力学课件8——第二章流体静力学第一节.ppt

第二章 流体静力学,研究: 静止流体的力学规律及其应用 内部压强分布规律 与固体之间的相互作用力 静止: 绝对静止 相对于固接于地球上的坐标系 相对静止 相对于固接于容器上的参考坐标系 流体质点间, 质点与固体壁面间均无相对运动 静力学内容特点: (1) 不必考虑粘性 （粘性表现不出） (2) 一般不考虑压缩性 （气、液均可）,第二章 流体静力学,本章重点内容: 作用在流体上的力 静压强的两个基本特性 流体静力学基本方程 等压面特性及其应用 平壁、曲壁受力计算,2-1 流体静压强及其特性,一、作用在流体上的力的分类 二、流体静压强 三、流体静压强的特性,2-1 流体静压强及其特性,一、作用在流体上的力的分类 作用在流体上的力的分类 根据流体受力的作用方式不同而分类 （便于受力分析）,2-1 流体静压强及其特性,一、作用在流体上的力的分类 表面力: 作用在流体表面,且与作用面的大小成正比的力; 质量力: 作用于流体每一质点上,且与质量成正比的力 单位质量力: 单位质量流体所受到的质量力,2-1 静压强及其特性 一、作用在流体上力的分类,1表面力： 表面力是作用在所研究的流体（或分离体）表面上，其大小与表面积成正比的力 如静止液面所受到的大气压力，流体分离体表面所受到的力等。 表面力按其作用方向又可分为两种： 法向力和切向力 法向力作用方向与作用面垂直，如液面大气压力； 切向力作用方向与作用面相切，如流体的粘性力。,2-1 静压强及其特性 一、作用在流体上力的分类,1表面力：,2质量力： 作用于所有流体质点上，且大小与流体质量成正比的力，如重力和惯性力。 均质流体的质量力是和流体体积成正比的。 质量力通常又以单位质量所受到的质量力表示，称为单位质量力。,2-1 静压强及其特性 一、作用在流体上力的分类,3单位质量力：单位质量流体所受到的质量力 : 所研究流体的总质量 : 所受到总的质量力， 单位质量力，则有: 若将牛顿第二定律写成如下的表达式 可见，单位质量力具有加速度的量纲和意义。,2-1 静压强及其特性 一、作用在流体上力的分类,3单位质量力：单位质量流体所受到的质量力 通常，将单位质量力表达成在直角坐标系中的三个轴向分力 :,2-1 静压强及其特性 一、作用在流体上力的分类,2-1 静压强及其特性 一、作用在流体上力的分类,3单位质量力： 单位质量力例： 仅重力作用下， 质点所受的单位质量力：,单位质量力例： 匀速转动的水桶,2-1 流体静压强及其特性,2-1 流体静压强及其特性,一、作用在流体上的力的分类 二、流体静压强,2-1 流体静压强及其特性 二、流体静压强,量纲： 常用单位： SI : 工程单位:,2-1 流体静压强及其特性,三、流体静压强的特性 特性一: p的方向是作用面的内法线方向； 特性二： 任意点p 的大小与作用面的方位无关。,2-1 流体静压强及其特性,三、流体静压强的特性 P的两个特性的证明： 特性一的证明: 反证法,2-1 静压强及其特性 三、静压强的特性,特性二的证明: 取微元四面体，受力分析 表面力,2-1 流体静压强及其特性 三、静压强的特性,质量力,2-1 流体静压强及其特性 三、静压强的特性,各方向作用力应平衡 即有：,2-1 流体静压强及其特性 三、静压强的特性,以x方向为例：由 得 (n,x)为倾斜平面的外法线方向与x 轴的夹角。 代入 且质量力为高阶无穷小，略去，得 同理，在y、z 方向可得 故有,2-1 流体静压强及其特性,由特性一知，静止流体表面力只有p; 由特性二知，流体静力学问题可归结于,2-1 流体静压强及其特性,小结：