1、Part I: FundamentalsHigher engineering fluid mechanics第二章 流体静力学第二章 流体静力学研究流体处于静止或相对静止状态下的力学规律，以及在工程中的运用。特点：流体中各质点没有 相对运动 ，粘性力不存在。第一节 作用在流体上的力1、 质量力作用在流体的每个质点上，且与质量成正比的力。 质量力重力直线运动惯性力离心惯性力第二章 流体静力学假设在流体中取一质量为 m、体积为 V的流体微团，质量力为 ，且 在三个坐标轴上的分量分别为 Fx， Fy， Fz，单位质量力 轴向分量：X= Fx/m， Y= Fy/m， Z= Fz/m。若作用在流体上质量
2、力只的重力：即 代入上式得：而在直角坐标系中，y Fxz因此，而在直角坐标系中：2、表面力第二章 流体静力学作用在流体表面，且与作用的表面积大小成正比的力。表面力粘性力紊流力非粘性压力 表面张力、附着力沿表面内法线方向的压力沿表面切向的摩擦力分解不仅指作用于流体外表面，而且也包括作用于流体内部任一表面第二章 流体静力学流体中取一流体微团 ，表面为 A，若作用在表面上的力为 F，将 F分解沿法向分量 P和切向方向分量 T。若 A中有任一点 a，则： 分别为 a点的压强和切应力。平均压强平均切应力 Fz yxa P T A第二章 流体静力学第二节 流体静压力的特点1、 流体静压力的方向沿作用面的内
3、法线方向反证法： 设压力 F方向如图，分解成两个分量：切向方向的分量 T及法向方向的分量 P。若存在切向力 T：则流体受任何微小的剪切力作用都将发生持续的变形 流体不能处于平衡状态。由于流体不能承受拉力 ，故也不可能存在外法线方向力 P。PTF第二章 流体静力学既然不存在切向力，又不存在外法向力 故只能沿作用面的内法线方向。2、静止流体中任一点的流体静压强大小与其作用面在空间的方位无关。证明：在静止流体内，过任意一点 O取一直角四面体如图，其三边分别与 x， y， z轴重合，相应边长分别为 dx， dy， dz。四个面的面积分别为 ， ， 。设微元体四yPyzxBACOdx dydzPxPnP
4、z第二章 流体静力学个面压强分别为 px， py， pz和 pn，则：微元体 x方向所受力分别为：压力：质量力：对于 静止流体 ，其合外力在 x方向投影为零，即：PyzxyBACOdx dydzPxPnPz而第二章 流体静力学代入上式得：当 ，即四面体体积缩小并趋近于零，得： 此式表明：在静止流体中任一点压强值与作用面的方位无关。而不同空间点的流体静压强，一般来说是各不相同的，即流体静压强是空间坐标的连续函数 。同理第二章 流体静力学第三节 流体平衡微分方程1、 微元流体所受的合压力取一微元流体 ABCDEFGH，边长为 dx、 dy、 dz分别与 x、 y、 z轴平行。中心为 M，其压强为 p，密度为 。x方向：过 M点作一平行于 x轴的直线，分别相交于 ABCD面为 N点，相交于 EFGH面为 O点，DAN. BC GFEM.HO.XZ Y
