流體力學原理涉及流體在受力作用下的行為和特性,包括表面力、質量力、流體的物理性質、粘滯性、靜壓強、浮力等。詳細介紹如下:
表面力和質量力。表面力是流體間或流體與其他物體之間的接觸力,如剪力、拉力和壓力,它們作用於流體表面的隔離體上,且大小與作用面積成比例。質量力則作用於流體內每一點上的力,如重力和慣性力,它們與流體質點的質量成正比。
流體的物理性質和受力。流體的平衡或機械運動取決於其物理性質(如密度、重度)和作用力(內因和外因)。流體的密度是指單位體積內的質量,而重度是指單位體積內的重量。這些性質隨壓力和溫度變化。
流體的流動性。流體具有易流動性,不能維持自身的形狀,即流體的形狀取決於容器的形狀。靜止流體幾乎不能抵抗拉力和剪下力,只有壓力。
流體的粘滯性。流體的粘滯性描述了其在運動狀態下抵抗剪下變形的能力。牛頓內摩擦定律表明,流體中的剪應力與速度梯度成正比,與接觸面上的壓力無關。
靜壓強和浮力。靜止流體中任一點的靜壓強與其作用面的方位無關,即同一點上各方向的靜壓強大小均相等。浸入靜止流體中的物體受到一個浮力,其大小等於該物體所排開的流體重量,方向豎直向上並通過所排開流體的形心。
壓強測量和動力粘度。流體靜壓強的測量涉及測壓管水頭和動力粘度的概念,動力粘度是反映流體粘滯性大小的係數,單位為N·s/m²。
這些原理和概念共同描述了流體在受力作用下的行為和特性,是流體力學的基礎。