1.2 流体静力学
1.2.1 静压强在空间的分布
(1)静压强
空间各点。
(2)流体微元的受力平衡
如图1-6所示,作用于立方体流体微元上的力有两种
① 表面力
abcd表面的压力(N)为:
式中,p ——六面体中心点A点静压强;
——p在x方向的变化率;
——该面距A点的距离;
——压强N/m2;
——面积m2。
a’b’c’d’表面的压力(N)为:
对于其他表面,也可以写出相应的表达式。
② 体积力设单位质量流体上的体积力在x方向的分量为x(N/Kg),则微元所受的体积力在x方向的分量为,该流体处于静止状态,外力之和必等于零、对x方向,有

与x方向相同的力取“+”号,相反取“-”号。
上式两边同除以得:
同理 
欧拉平衡方程 
若将该微元流体移动dl距离,此距离对x,y,z轴的分量为dx、dy、dz,将上列方程组分别乘以dx、dy、dz并相加得:

表示两种力对微元流体作功之和为零。由于静止流体压强仅与空间位置有关,即与时间无关。所以上式左侧括号内即为压强的全微分,于是:

式中,——压力作的功
——体积力作的功
(3)平衡方程在重力场中的应用
如流体所受的体积力仅为重力,并取z轴方向与重力方向相反,则:

将此式代入流体平衡的一般表达式有:


设流体不可压缩,即密度ρ与压力无关,可将上式积分得:

对于静止流体中任意两点1和2,如图1-7所示:

或 
必须指出,以上三式仅适用于在重力场中静止的不可压缩流体。上列各式表明静压强仅与垂直位置有关,而与水平位置无关。这是由于流体仅处于重力场中的缘故。流体中,液体的密度随压强的变化很小,可以认为是不可压缩的流体;气体则不然,具有较大的可压缩性,原则上上式不成立,但是若压强的变化不大,密度可近似地取其平均值而视为常数时,以上各式仍可用。