1.4 作用在流体上的力

从流体中任意取出一流体块作为研究对象,这一流体块被一闭曲面所包围。作用于该流体块的外力按其性质可分为质量力和表面力。

1.4.1 质量力

质量力指作用于流体块中各流体质点的非接触性外力,例如重力、惯性力等。质量力与流体块质量成正比,又称为体积力。作用于单位质量流体上的质量力叫单位质量力。设作用在质量为m流体块的质量力为F,在直角坐标轴上的分量为FxFyFz,则单位质量力f及其在三个坐标轴上的分量fxfyfz,分别为

1.4.2 表面力

表面力指作用于流体块表面上的外力。表面力可按其作用方向分为垂直并指向流体块表面的压力以及与表面平行的切向力。表面力通常是位置和时间的函数,一般用应力表示。

图1.4 流体的表面力

如图1.4所示,在流体块表面上任取一点A,ΔA是表面上包围A点的一微元面积,如作用在ΔA上的压力为ΔP,切向力为ΔT,则A点处的压应力(压强)p和切应力τ分别为

压强和切应力的单位为Pa。

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,理想流体或者静止流体的表面应力只有压强而无切应力。