一、牛顿内摩擦力定律
大量实验证明,流体的内摩擦力大小与流体性质有关,与流体速度变化梯度(du/dy)和接触面积成正比,设比例系数为μ,则各物理量满足关系F=μ*A*du/dy,此理论为牛顿内摩擦力定律。
液体内摩擦力又称粘性力,液体流动时呈现的这种性质称为粘性,度量粘性大小的物理量称为粘度。粘度从感觉上讲可以说是粘的程度。
这种内摩擦力只能使液体流动减慢,不能阻止。
二、静压力基本方程
在工程中最常见的流体平衡时指流体相对于地球没有运动的静止状态。也就是质量力只有重力作用下的情况。静压力基本方程式为p=p0+γh。它说明:
(1)静止流体中的任一点的压力p等于表面压力p0与从该点到流体自由表面的单位面积上的液柱重量γh之和。该式可以求出静止流体中任一点压力。
(2)在静止流体中,压力随深度按线性规律变化。
三、连续性方程
连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的具体表述形式。流体流动过程中质量不生不减,液体不可压缩,连续流动的入流量Q1必然等于出流量Q2。连续性方程为:Q1=Q2=常量 或A1V1=A2V2。
所有流动过程,都必须满足连续性方程。它与能量方程、动量方程或运动方程相结合,可求解各种流动问题。
四、伯努利方程
理想正压流体在有势体积力作用下作定常运动时,运动方程沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因著名瑞士科学家D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体,方程为
伯努利方程是能量方程,它表明了液体内压能、动能、势能间的关系。其物理意义在于:在流管内流动的液体存在压能、动能、势能三种形式的能量,液体在流动过程中,这三种能量之间可以相互转换;在同一流管内不同截面上这三种能量连同流体流经截面间所产生的能量损失之和保持不变。
在粘性流动中,粘性摩擦力消耗机械能而产生热,机械能不守恒,推广使用伯努利方程时,应加入机械能损失项。
五、动量方程
动量方程是动量定理在流体力学中的具体表述形式。对于作恒定流动的液体,若忽略其可压缩性,并引入动量修正系数β,可写出如下形式的动量方程:
动量方程适合于液动力的计算。在使用动量方程时,要注意其中的速度与力均为矢量。