流体力学-流体静力学
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流体静力学3 流体静力学流体静力学是研究流体相对某一参考系统为静流力学是研究流相对某考统止状态下的力学特征。
阿基米德欧拉浮力定律流体质点平衡状态方程目标确定流体内部压力场的静力学方程式目标:确定流体内部压力场的静力学方程式。
作用在流体上的两种力:质量力、表面力质量力)——作用及分布于指定质量的整个质力(体积力)作分布指质的个体积,而无需物理上的直接接触;表面力——作用于流体表面或内部界面,是通过与表力作用于流体表或内部界是通过与表面或内部界面的直接接触而实现,其力分布于接触面。
触面质量力:d zd x d y表面力:“静止”流体Æ无切向力表面力仅为压力泰勒展开:表面力:中心点O的压力为p压强梯度压力梯度是单位体积上由压强所产生的表面力的负值。
可以看出:在计算表面净剩压力时,压强本身的大小不很重要,重要的是压强随着距离的变本身的大小不很重要重要的是压强随着距离的变化率,也就是压强梯度。
体积力+表面力流,顿第示对于流体质点,牛顿第二定律表示为对于流体质点流体静止,加速度等于0欧拉平衡方程某位置处单位体积的压力+该位置处单位体积的重力=0如果重力矢量与z 轴取一致的话轴取一致的话,力矢与轴取致的,则,g x =0,g y =0,g z =-g静力学基本方程:d p g ργ=−≡−适用范围:适用范围:11.d z静止流体;2.质量力只有重力存在;3.z 轴是垂直地面的方向()(1) 不可压缩流体ρ=ρ= constant压力分布满足:d p=0Æd z=0在等压面上00在重力场中,水平面为等压面。
在重力场中,压强只与垂直坐标有关。
压力和高度的基本关联式常常用于解决压力计问题,分析多管压力计时,要考虑以下原则:①连通管中同一种液体在同一高度的任何两点,压连通管中同种液体在同高度的任何两点压力相同;②随着液柱的下降,压力增大。
()()(2) 可压缩流体上册P22-24)液压力密度的关联式积模或弹性模液体压力和密度的关联式用体积模量(或弹性模量)来表示气体的密度一般取决于压力和温度ρf()真实大气密度:=f 地理位置、季节、时辰……)国际标准大气状态主要按照北半球中纬度地区各季节中大气的平均值而定出:各季节中大气的平均值而定出①空气被看作是完全气体;②大气的相对湿度为零;③以海平面作为高度计算的起点;④在高度11000米以下,气温随高度呈直线变化,每升高1米,气温下降0.0065度;米气温下降00065⑤在约11000~24000米范围内,气温保持不变,此时的温度为216.7K。
流体力学与流体静力学描述流体运动与静止的力学学科流体力学与流体静力学是研究流体运动与静止的力学学科。
流体力学主要研究流体的力学性质,特别关注流体的运动规律。
流体静力学则专注于研究静止的流体,研究流体的压力与力学平衡。
流体力学是力学学科中的一个重要分支,其研究对象是流体。
流体是指能够流动的物质,包括液体和气体。
流体具有特殊的性质,例如可以受力变形,没有固定的形状,可以流动。
研究流体的力学性质既需要考虑宏观的流体力学规律,也需要考虑微观的分子运动规律。
流体力学主要研究流体的运动规律,包括速度场、压力场、流动速度分布以及流体的运动方程等。
流体力学的研究方法主要包括理论分析、数值模拟和实验研究。
理论分析是通过建立数学模型,应用物理定律和数学方法推导出流体力学方程,进而解析或数值求解流体力学问题。
数值模拟是通过计算机仿真的方法,利用数值方法对流体力学问题进行模拟求解。
实验研究则通过实际操作与测量,获取流体力学问题的实验数据,验证理论模型与数值模拟的准确性。
流体静力学是研究静止流体的力学学科。
静止流体是指不受外力作用的静止流体,静止流体中的压力是均匀的。
流体静力学研究的重点是静止流体的平衡条件和压力分布。
根据流体静力学原理,静止流体中任意一点的压力大小与该点的深度以及流体密度有关。
流体力学与流体静力学是现代科学技术发展中十分重要的领域。
在航空航天、水利工程、能源开发、环境保护等方面,流体力学的研究和应用都具有重要意义。
流体力学的发展使得我们可以更好地理解和预测自然界中的流体运动规律,为工程设计和科学研究提供有效的依据。
总结一下,流体力学与流体静力学是描述流体运动与静止的力学学科。
通过研究流体的运动规律和平衡条件,可以深入理解流体的力学性质,为工程设计和科学研究提供重要的理论支持。
随着科学技术的不断进步,流体力学与流体静力学将继续发展,并在各个领域中发挥重要作用。
第二章流体静力学作用在流体上的力有面积力与质量力。
静止流体中,面积力只有压应力——压强。
流体静力学主要研究流体在静止状态下的力学规律:它以压强为中心,主要阐述流体静压强的特性,静压强的分布规律,欧拉平衡微分方程,等压面概念,作用在平面上或曲面上静水总压力的计算方法,以及应用流体静力学原理来解决潜体与浮体的稳定性问题等。
第一节作用于流体上的力一、分类1.按物理性质的不同分类:重力、摩擦力、惯性力、弹性力、表面张力等。
2.按作用方式分:质量力和面积力。
二、质量力1.质量力(mass force):是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。
对于均质流体(各点密度相同的流体),质量力与流体体积成正比,其质量力又称为体积力。
单位牛顿(N)。
2.单位质量力:单位质量流体所受到的质量力。
(2-1) 单位质量力的单位:m/s2 ,与加速度单位一致。
最常见的质量力有:重力、惯性力。
问题1:比较重力场(质量力只有重力)中,水和水银所受的单位质量力f水和f水银的大小?A. f水<f水银;B. f水=f水银;C. f水>f水银;D、不一定。
问题2:试问自由落体和加速度a向x方向运动状态下的液体所受的单位质量力大小(fX. fY. fZ)分别为多少?自由落体:X=Y=0,Z=0。
加速运动:X=-a,Y=0,Z=-g。
三、面积力1.面积力(surface force):又称表面力,是毗邻流体或其它物体作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。
它的大小与作用面面积成正比。
表面力按作用方向可分为:压力:垂直于作用面。
切力:平行于作用面。
2.应力:单位面积上的表面力,单位:或图2-1压强(2-2)切应力(2-3) 考考你1.静止的流体受到哪几种力的作用?重力与压应力,无法承受剪切力。
2.理想流体受到哪几种力的作用?重力与压应力,因为无粘性,故无剪切力。
第二节流体静压强特性一、静止流体中任一点应力的特性1.静止流体表面应力只能是压应力或压强,且静水压强方向与作用面的内法线方向重合。