本章为采用静力学理论计算流体力和容器强度问题。实际是刚体静力学方法的一种应用。在物理学知识的基础上，引导学生自我学习，锻炼培养学生自我学习的能力。

流体一般分为二类：液体和气体。

流体没有固定的几何形状，其形状取决于容器。液体具有一定的体积，其体积与容器的大小无关，可以有自由表面。气体则总是要充满所包容它的整个空间。

就力学性质而言，流体与固体有显著不同。

固体具有保持其几何形状的能力，可以承受各种外力的作用，在固体内部（任一点）产生法向应力（拉应力或压应力）和/或切向应力（剪应力）以抵抗变形，直到应力足够大时才发生破坏。

从宏观工程意义上看，流体显然不能承受拉力，任何微小的剪力也将引起流体的连续变形而形成流动。故在宏观平衡状态下的流体只能承受法向压力。

流体是受任何微小剪力作用时都将产生连续变形的物体。在此，主要讨论液体，例如水、油等。

单位体积流体所具有的质量称为流体的密度，以ρ表示。且

ρ=m/V                                ---(7-1)

式中，m为流体的质量，单位为千克(kg)；V为流体的体积，单位为m³，故密度ρ的单位为kg·m^-3。

单位体积的流体重量，或单位体积流体所受到的重力，称为流体的重度，以γ表示。且有：       

γ=W/V                                ---(7-2)

式中，W为流体重量，单位为牛顿(N)，V仍为流体体积(m³)，故重度γ的单位为N·m^-3。

依据牛顿第二定律有W=mg，故重度γ与密度ρ间的关系为：

 γ=ρg                                   ---(7-3)

式中，g为重力加速度，工程中取g=9.81m/s²。严格地说，因为重力加速度g在地球的不同位置处是不同的，重度也将随流体所处的位置而不同；密度则是与位置无关的。

下表列出了若干常用流体在1个标准大气压下的密度、重度及比重。

表7.1 若干流体在1个标准大气压下的密度、重度及比重

    注：1个标准大气压=0.1013MPa。比重为流体的重度与4°C时水的重度之比。

流体受压，体积缩小，密度增大；流体受热，体积膨胀，密度减小。这种现象即为流体的压缩性和膨胀性。气体的压缩性和膨胀性，一般用密度、压强、温度三者间的气体状态方程描述，物理学中已讨论过。此处仅讨论液体的压缩性及膨胀性。  

在温度不变的条件下，液体在压力增大时体积缩小的行为，称为压缩性。定义每改变单位压强时的相对体积变化为k，则有：

               --（7-4）

    式中，dp是压强的变化，单位为Pa(1Pa=1N/m²)； dV/V是体积变化率或相对体积变化，无量纲；k称为体积压缩系数，由实验确定，单位为m²/N。负号表示压力增大，体积缩小。

压缩系数的倒数为：

                      --（7-5）

K称为流体的体积弹性模量，单位与压强相同，亦与应力、固体的弹性模量E有相同的量纲。

在压强不变的条件下，液体在温度升高时体积增大的行为，称为膨胀性。定义每改变单位温度时的相对体积变化为a_V，则有：

                  --（7-6）

式中dT是温度的变化，单位为K。a_V称为体积膨胀系数，单位为K^-1。

实验表明，液体的压缩系数和膨胀系数都很小。例如水，在0°C或273K的温度下，压强改变10MPa (10⁷Pa)时，压缩系数k≈0.5×10^-9，体积弹性模量K≈2×10⁹，故由(7-4)知体积变化约为dV/V=0.5×10^-2=0.5%；在1个大气压（»105Pa）的作用下，温度从283K上升到293K (从10°C到20°C)，体积相对改变只有约0.15%。其他液体也与水类似。故工程中一般情况下均可不考虑其压缩及膨胀，而将液体视为不可压缩的，其密度和重度是不随压力、温度而变化的。

 考虑图7.1中二平行平板间充满流体的情况。若上板在F力作用下以速度v运动，则附着于板下的薄层流体质点也应以速度v运动；但因下板固定不动，故附着于下板上的薄层流体质点运动速度为零；各层流体间必然形成速度梯度。速度梯度的存在是因为流体层中质点在层间接触面上发生了相对滑动。上面一层对于下面一层，有一与运动方向相同的切向力作用，带动下层运动；下面一层对于上面一层，有一与运动方向相反的切向力作用，阻碍上层运动；这一切向力使得流体内产生剪应力（或切应力）。

 流体内部质点沿接触面相对运动时产生切应力以阻滞其流动的性质，称为流体的粘性。所有的流体都是有粘性的，无粘性流体是一种假设的理想流体。流体处于平衡状态时，质点间无相对运动，不显现其粘性，可以认为是无粘性的理想流体。