在静止或运动的流体中划分一流体块作为研究对象,这一流体块被一闭曲面所包围。作用于讨论流体块的外力按其性质可分为质量力和表面力。
质量力指作用于讨论流体块中各流体质点的非接触性外力,质量力大小与流体块质量成正比。质量力
又称体积力。本书中质量力主要指作用流体块的重力。作用于单位质量流体上的质量力叫单位质量力。
表面力指作用于讨论流体块表面上的外力。这里所指表面可能是液体与气体的分界面(自由表面),流体与固体壁面的分界面,或讨论流体块与周围流体的分界面。表面力是流体块外部的气体、液体或固体作用于划分出的流体块表面的外力。
压强、切应力与流体块表面上点的位置相联系,随点的位置变化。
一般情况下,运动流体块的表面上各点处两种应力都存在。但是,在下述条件下,表面上将只有压强而切应力不存在:理想的静止或运动流体;静止的粘性流体;流体各微团无相对运动的运动粘性流体。
<a id="_Toc509180972"></a>2、静止流体中应力的特性
当流体处于静止状态时,由于任意划分出的流体块与固体壁面或周围流体没有相对运动,因而其表面上不存在摩擦力,流体粘性体现不出来,这时表面上各点处只存在压强,没有切应力。
1.法向应力的方向沿讨论流体块表面上某点的内法线方向,即压强沿垂直方向从外部指向表面。这是由于流体不能承受拉力,因而一点处法向应力只能沿这点所在表面的内法线方向。
2.静止流体中任一点处的压强大小与它所作用的表面方位无关。
<a id="_Toc509180974"></a>3、重力场中流体静压分布,压强表示方法
相对压强用于绝对压强大于大气压的场合,即一点处的相对压强pm指这点处的绝对压强p高于大气压pa的部分:
真空度用于绝对压强低于大气压的场合,即出现了真空的状态。一点处的真空度pv指这点绝对压强小于大气压的那一部分:
大气压值pa并非一个常数,而是一个随时间地点变化的变量,上文中所提到的大气压都指当时当地大气压值。大气压值本身是绝对压强,与大气相接触的液面,固体壁面所承受压强都是当时当地大气压值。
所有压强单位都为pa(帕)。也可以用液柱高表示压强值,比如,一点绝对压强为h米水柱,则这点的绝对压强等于h米水柱产生的静压强。
图2-1可以帮助理解、记忆绝对压强,相对压强和真空度三者的关系。