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文档简介

1、一、欧拉平衡微分方程的推导,如图2.5,在平衡液体中,取一微小六面体,为研究的方便,使其各边分别平行于坐标轴,边长分别为:dx, dy, dz,其形心点为M(x, y, z),点M的压强为p(x, y, z),图2.5,由于六面体各面的形心到点M的距离很小,压强在M点附近的变化可用泰勒级数表示,且可忽略二阶以上的微量,于是:,分析作用于六面体表面的力:,(为简化,只讨论X方向,Y,Z方向同理可得),1.表面力:只有静水压力,abdc面上的中心点M1(x-dx/2,y,z),其压强为:,abdc面上的中心点M2(x+dx/2,y,z),其压强为:,图2.5,M1,M2,单位质量力在各坐标轴方向的

2、分量为:X,Y,Z,六面体的质量为:,2.质量力F:,根据平衡条件Fx=0,则有:,除以dxdydz,得:,同理可得:,(2.2),(2.3),欧拉平衡微分方程:表明,在静止液体中,静水压强沿某方向的变化率与该方向单位体积上的质量力相等。,(2.3),二、欧拉平衡微分方程的综合形式,将欧拉平衡微分方程分别乘以dx,dy,dz,后相加得:,(2.4)综合形式 (压强差公式),(2.4)式左边是p(x, y, z)的全微分,右边括号内各项之和也应是某一函数的全微分,这个函数是U (x, y, z) ,称为质量力的势函数, 简称力势函数。,有力势函数存在的力场,叫势场。,(2.4),三、质量力的势函数、有势力、等压面,当力势函数存在时,有:,所以:,(2.5),只有当质量力是有势力时,液体才处于平衡状态,(2.5),(2.5)表明压强在空间的变化是由质量力引起的.,等压面:在同一种连续液体中,由压强相等的各点所组成的面。,在等压面上,压强p=常数(const),于是:,U=常数(const),所以等压面也是等势面,等压面的微分方程:,即:,(2.6)等压面的微分方程,dx,dy,dz是单位质量力的微小位移在各坐标轴方向的投影。(2.6)表明: 单位质量力所做的微功等于零.,由于质量力和位移都不为零,所以在静止液体中质量力与等压面正交。,因此,在质量力只有重力时,等压面

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