流体静力学
应力
当的方向和相同时,称为张应力;相反时,称为压应力. 在流体中,流体质元通常相互挤压,为压应力,取其大小,改记成
称为压强. 流体中任意一个点部位的压强和面元的取向无关
浮力
浮力的作用中心,也就是浮心,是浸入流体的体积的几何中心
流体动力学
连续性方程
对于不可压缩流体,有
在一个流管中可以简化为
定常流动
速度场和时间无关的流动被称为定常流动
动量定理
其中是质量流量
Bernoulli 方程
Tips: 先确定参考系和要分析的流体对象(只能是一种密度均匀的不可压缩流体),然后设置的零点,建立坐标系,最后再开始列Bernoulli方程.
黏性流体的流动
黏力
定义粘力
可以通过观察随变化的趋势判断是动力还是阻力,这里被称为流体的黏度
层流和湍流
经验公式,定义
为Reynolds数,其中为流管半径. 和运动粘度成反比. 一般来说,运动粘度越低,越大,越容易发生湍流. 对于水平流管中的流体,其临界值大概在左右
Poiseuille 公式
在Reynolds数较小时,黏性流体在水平管道内作层流. 如果流动是定常的,从中央轴到管壁,流速有一稳定的法向分布. 现在取长为的一段管道,对于半径为的一段流体有
得到
积分有
管道的体积流量便是
利用此结果可以方便地测定流体的黏度
黏性流体中运动物体的受力
黏性阻力
半径为,平动速度为的球体,理论上可以导得沿运动方向所受的合成黏性阻力大小为
Stokes 公式
运动球体在流体中受到的阻力