流体力学课件第二章 流体静力学

流体力学与流体机械 课件

流体力学与 流体机械2012-6-30

浙江工业大学

流体力学与流体机械 课件

本章导读

(1) 其内部的压强分布规律；

(2) 流体与其它物体间的相互作用力。

研究内容：静止流体的力学规律以及这些规律在工程实 际中的应用。 静止含义： 以地球作为惯性参考坐标系 绝对静止：流体相对于惯性坐标系静止 相对静止：流体相对于非惯性参考坐标系静止

适用范围： 静止状态

0

0

实际流体、理想流体都是适用的。2012-6-30 2

流体力学与流体机械 课件

§1–1

作用在流体上的力

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第一节5

作用在流体上的力

作用在流体上的力可以分为两大类，质量力和表面力。 一、质量力 定义：与流体微团质量大小有关并且集中作用在微团

质量中心上的力，又称体积力。 特点： 非接触力 与流体质量成正比

例如：重力、惯性力、磁力2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第一节6

作用在流体上的力

在什么情况下有惯性力？ 惯性坐标系：将坐标系建立在静止或匀速直线运动的 物体上 非惯性坐标系：将坐标系建立在有加速度运动的物体上 结论：

在惯性坐标系内运动的物体不考虑惯性力在非惯性坐标系内加速运动的物体考虑惯性力

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第一节7

作用在流体上的力

作用在流体上的力可以分为两大类，质量力和表面力。 二、表面力 定义： 大小与流体表面积有关且分布作用在流体表 面上的力，是相邻流体或固体作用于流体表 面上的力 特点： 通过接触面产生的力 与面积成正比

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第一节8

作用在流体上的力与流体表面垂直的法向力P 与流体表面相切的切向力T

一、表面力(续) 两个分力

流体静压力

压 强

切应力

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

n ΔP ΔF作用在流体 上的表面力

ΔA V A

ΔT

τ切向应力

图 1-7 作用在流体上的表面力9

流体力学与流体机械 课件

§1–2

流体静压强及其特性

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第二节 流体静压强及其特性11

一、静压强定义

在流体内部或流体与壁面间存在的单位面积上的法向 作用力 没有给出方向 流体处于静止状态时，流体的压强称为流体静压强 没有给出方向、大小

流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面 间存在的单位面积上负的法向表面力

给出方向——负法向 给出大小——表面力2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第二节 流体静压强及其特性12

一、静压强定义

流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面间存在的单位面积上负的法向表面力 表面力 Ⅰ P A Ⅱ 静压强 Ⅱ P2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第二节 流体静压强及其特性13

一、静压强定义

流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面间存在的单位面积上负的法向表面力

说明：

表面力：外界 静压强：流体内部表

面力

流体内部外界 静压强

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第二节 流体静压强及其特性14

二、静压强两个特征

1. 流体静压强方向与作用面相垂直，并指向作 用面的内法线方向。 2. 静止流体中任意一点流体压强的大小与作用 面的方向无关，即任一点上各方向的流体静 压强都相同。px p y pz pn

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第二节 流体静压强及其特性15

二、静压强两个特征(证明)

1. 流体静压强方向与作用面相垂直，并指向作 用面的内法线方向。 假 设： 在静止流体中，流体静压强方向不与作用面 相垂直，与作用面的切线方向成α角 则存在 切向压强pt 法向压强pn 流体要流动

与假设静止流体相矛盾

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

pn

静压强

p

αpt切向压强

16

2012-6-30

流体力学与流体机械 课件

第二节 流体静压强及其特性17

二、静压强两个特征(证明)

2.

p x p y pz pn明： 取一微元四面体的流体微团ABCD,边长分别为 dx,dy 和dz 由于流体处于平衡状态，故作用在其上的一切 力在任意轴上投影的总和等于零。

证

F

x

0

F

y

0

2012-6-30