工程流体力学：第4讲（第2章-1）作用在流体上的力.ppt

作用于流体上的力按作用方式可分为表面力和质量力两类一、 表面力　　　　是毗邻流体或其它物体作用在隔离体表面上的直接施加是毗邻流体或其它物体作用在隔离体表面上的直接施加的接触力它的大小与作用面面积成正比单位是的接触力它的大小与作用面面积成正比单位是N，单位，单位面积的表面力称应力面积的表面力称应力,单位是单位是N/m2（（Pa）） 　　表面力按作用方向可分为：法向力：垂直于作用面切力：　　表面力按作用方向可分为：法向力：垂直于作用面切力：平行于作用面平行于作用面§§2.1 2.1 作用在流体上的力作用在流体上的力设作用在流体上的质量力只有重力，则：　单位质量力：单位质量流体所受到的质量力　单位质量力：单位质量流体所受到的质量力§§2.1 2.1 作用在流体上的力作用在流体上的力二、二、 质量力质量力　　 质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比单位牛顿（体的质量成正比单位牛顿（N） o oz zx xy yo o§§2.1 2.1 作用在流体上的力作用在流体上的力二、质量力（续）二、质量力（续）惯性力：惯性力：单位质量力的惯性力分力：单位质量力的惯性力分力：在非惯性系中，质量力还包括惯性力在非惯性系中，质量力还包括惯性力o oz zx xy yo o二、流体静压强的两个特性二、流体静压强的两个特性二、流体静压强的两个特性二、流体静压强的两个特性特性一：静压强作用方向永远沿着作用面内法线方向特性一：静压强作用方向永远沿着作用面内法线方向 ——方向性方向性 （垂直并指向作用面）（垂直并指向作用面）(2)因流体几乎不能承受拉力，故因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。

指向受压面原原原原因因:(1)静止流体不能承受剪力，即静止流体不能承受剪力，即τ=0，故，故p垂直受压面；垂直受压面；§§2.2 2.2 流体的静压强及其特性流体的静压强及其特性流体处于绝对静止或相对静止时的压强流体处于绝对静止或相对静止时的压强一、流体的静压强一、流体的静压强一、流体的静压强一、流体的静压强二、流体静压强的两个特性二、流体静压强的两个特性二、流体静压强的两个特性二、流体静压强的两个特性特性二：静止流体中任何一点上各个方向的静压强大小相等，特性二：静止流体中任何一点上各个方向的静压强大小相等， 而与作用面的方位无关，即而与作用面的方位无关，即 只是位置的函数只是位置的函数 = ( x , y , z ) ——大小特性各向相等）大小特性各向相等）略去无穷小项略去无穷小项o oz zx xdzdzdxdxdydyy yB BD DC Co o§§2.2 2.2 流体的静压强及其特性流体的静压强及其特性以以x方向为例方向为例,列力平衡方程式列力平衡方程式表面力：表面力：表面力：表面力： 质量力质量力质量力质量力: : p-  p/ x•dx/2p+  p/ x•dx/2yzoxxzydxdzdybacf,p,f,p,ρρ§§2.3 2.3 流体静力学基本方程流体静力学基本方程（（ⅠⅠ））同理，考虑同理，考虑y y，，z z方向，可得方向，可得: :上式即为流体平衡微分方程上式即为流体平衡微分方程 (欧拉平衡微分方程欧拉平衡微分方程)一、一、一、一、平衡微分方程式（续）平衡微分方程式（续）1. 1.平衡微分方程式平衡微分方程式 （续）（续）物理意义：物理意义：在静止流体中，单位质量流体上的在静止流体中，单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡质量力与静压强的合力相平衡适用范围：适用范围：所有静止流体或相对静止的流体。

所有静止流体或相对静止的流体§§2.3 2.3 流体静力学基本方程流体静力学基本方程（（ⅠⅠ））一、一、一、一、平衡微分方程式（续）平衡微分方程式（续）2. 2.压强差公式压强差公式压强差公式压强差公式物理意义：流体静压强的增量决定于质量力物理意义：流体静压强的增量决定于质量力§§2.3 2.3 流体静力学基本方程流体静力学基本方程（（ⅠⅠ））三、等压面三、等压面三、等压面三、等压面1. 1. 定义定义定义定义流场中压强相等的各点组成的面流场中压强相等的各点组成的面2. 2. 微分方程微分方程微分方程微分方程3. 3. 性质性质性质性质或或（（1）等压面恒与质量力正交等压面恒与质量力正交§§2.3 2.3 流体静力学基本方程（流体静力学基本方程（ⅠⅠ））（（2）互不相混的液体在平衡状态下，其分界面为等压面互不相混的液体在平衡状态下，其分界面为等压面总结总结重点难点：重点难点： 重点：单位质量力重点：单位质量力;压强差公式压强差公式 难点：单位质量力的确定难点：单位质量力的确定;平衡微分方程的平衡微分方程的推导推导1 1、、作用于流体上的力按作用方式可分为作用于流体上的力按作用方式可分为表面力表面力和和质量力质量力两类。

两类2、单位质量力与加速度的关系：、单位质量力与加速度的关系：即即3. 3.压强差公式：压强差公式：压强差公式：压强差公式：4. 4. 等压面特性：等压面特性：等压面特性：等压面特性：（（1）等压面恒与质量力正交等压面恒与质量力正交2）互不相混的液体在平衡状态下，）互不相混的液体在平衡状态下， 其分界面为等压面其分界面为等压面。