大学流体力学课件8――第二章流体静力学第一节

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）vRvmamgmGpII曲线直线惯性力引力质量力切向力法向力表面力§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。AF§2-1静压强及其特性一、作用在流体上力的分类1．表面力：)(:)(:)(:)(:)(,流体粘性阻力平行于作用面切向力液面大气压力垂直于作用面法向力按力的作用方向分分离体表面所受作用力内表面内力静止液面所受大气压力外表面外力按力的作用面分风阻游泳阻力切力压力的力且大小与表面各成正比作用在流体表面上AF2．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mFVF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。:JFMFJMFaM§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:MFJZMFJYMFJXzzyyxx,,kZjYiXkJjJiJJzyx§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：gmmgZ0Y0X单位质量力例：匀速转动的水桶§2-1流体静压强及其特性gZxrYxrXrrvJ222222sincosθ§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APpAPpdAdPAPp0Alim§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:aMPatatcmkgf0.11)(2工程大气压AFpa5a2P10bar1PmN,aP101325atm1§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dydz21pdPxxdzdx21pdPyydxdy21pdPzzdA21pdPnn§2-1流体静压强及其特性三、静压强的特性质量力dxdydz61XdGxdxdydz61YdGydxdydz61ZdGz§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：0Fx0Fy0Fz§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0Fx0dGxndPdPxnx),cos(0dxdydz61XxndApdydz21pnx),cos(dxdy21xndA),cos(0ppnx0pp0ppnyny,nzyxpppp性二由此得证。各力指向同一点Ｏ，特当,0dV§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),,(zyxfp§2-1流体静压强及其特性小结：作用在流体上的力可以分为两大类：表面力质量力单位质量力流体静压强的两个基本特性：p的方向为作用面的内法线方向；任意点p的大小与作用面的方位无关aaPatmMPatatcmkgf10132510.112