流體的受力分析

1、（流體力學(xué)）流體的受力分析第一部分流體的受力分析（一）靜力學(xué)的研究內(nèi)容研究流體在外力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時的力學(xué)規(guī)律。通過受力分析可知：靜力學(xué)主要是 獲得靜止?fàn)顟B(tài)下的壓強(qiáng)，即靜壓強(qiáng)。進(jìn)一步把面積考慮進(jìn)去，獲得與流體相互作用的固體壁 面所受到時的流體作用力。（二）控制體的選擇控制體的定義流場中，用幾何邊界所圍成的固定空間區(qū)域稱為控制體，它是流體力學(xué)的研究對象.流體靜力學(xué)中，把控制體又稱為隔離體.（三）流體的受力控制體中流體質(zhì)點(diǎn)的受力總體上可分為表面力和質(zhì)量力兩類.表面力（Surface Force）（1）定義通過接觸界面作用于控制體中流體質(zhì)點(diǎn)上的力稱為表面力，又稱之為接觸力.如一容器 內(nèi)盛有水，其

2、中壁面對所盛流體的約束力及作用于液體自由表面的大氣壓力等都均屬于表面 力(2i表示作用在微元面ds上的表面力為,FH Z-l Ml ML C*： Jim n其中，& 用面法向應(yīng)力，即所謂的壓強(qiáng).P徵 L作用面上的切向應(yīng)力，即前面所波牛頓內(nèi)廉市律中的至鹿切應(yīng)力.PL弟位接觸面上的表面力可由壓強(qiáng)與席康切應(yīng)力含成.2.歐撮力(Mas-s Force)U)定義某種力場作用在流體全都窟點(diǎn)上的力，與流彌的質(zhì)量成正比，禰為度星力或方場力.因其與 源體的妹積成正比，又稱之為陣租力.如重力場F的重力，電匱揚(yáng)下的電盛力，以及慣性力場中 的匾性力等理是虞量力表示靠元陣必平均密度為的流勤在重力場F 其原為成為*,騏J

3、作用在徽元質(zhì)是dm = pdV上的扇形力為=其中，廣單位質(zhì)重的質(zhì)童力即所謂的加速度，mQ.(3)實(shí)質(zhì)雖然質(zhì)量力屬于“力”的概念，而加速度屬于“運(yùn)動”的概念，但單位質(zhì)量的質(zhì) 量力就是加速度，在這里”動”與”力”合二為一.靜止?fàn)顟B(tài)及靜止?fàn)顟B(tài)時的受力分析靜止?fàn)顟B(tài)(1)含義相對于所選定的坐標(biāo)系，流體不移動、不轉(zhuǎn)動及不變形，稱為靜止?fàn)顟B(tài)或平衡狀態(tài)。(2)分類絕對靜止：相對于慣性坐標(biāo)系，如地面，流體處于靜止?fàn)顟B(tài)；相對靜止：相對非慣性坐標(biāo)系，流體處于靜止?fàn)顟B(tài)。靜止?fàn)顟B(tài)時的受力分析表面力：流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，內(nèi)部無相對運(yùn)動，則流體內(nèi)部各處切應(yīng)力為零，流 體不呈現(xiàn)出黏性，即表面力中只存在壓強(qiáng)。質(zhì)量力：若處于重力場下，單位質(zhì)量力為重力加速度；若還處于慣性力場下，則單 位質(zhì)量力還應(yīng)包括慣性加速度等。一般不考慮電磁場作用。靜壓強(qiáng)含義流體處于靜止?fàn)顟B(tài)下所受到的壓強(qiáng)，稱為靜壓強(qiáng)，區(qū)別于流體運(yùn)動狀態(tài)下的所謂動壓強(qiáng)。實(shí)質(zhì)靜壓強(qiáng)實(shí)際上是流體所受的表面力中的法向應(yīng)力。靜壓強(qiáng)特性存在性與方向性。靜止流體所受表面力中只存在靜壓強(qiáng)，其方向總是垂直于作用面， 并指向流體內(nèi)法線方向。注意液體自由表