19.1
在流动的流体中,由于黏性会产生剪切应力。对于黏度较低的水而言,这些效应可以忽略不计,从而简化了流体运动的分析。
当剪切应力可忽略不计时,该流体被视为无黏性流体,或称无摩擦流体。在无黏性流体中,法向应力在所有方向上均相同,即压力与应力方向无关。
压力是法向应力的负值,确保压应力产生正值的压力。
描述无黏性流动的运动通解,即著名的欧拉方程,表征了动量守恒。这些方程体现了作用于流体微元上的牛顿第二定律,将速度变化与作用在流体上的力关联起来。
欧拉方程考虑了压力梯度、重力等体积力以及加速度(包括局部加速度和对流加速度),这些因素共同驱动流体速度的变化。
它们忽略了黏性力,从而简化了分析,但由于偏微分方程中存在非线性速度项,求解仍然具有挑战性。
沿流线积分欧拉方程可推导出伯努利方程,有助于理解无黏性流动中压力、速度和高程的变化,使其成为流体力学中的关键工具。
在流体力学中,剪切应力源于粘度,粘度代表流体对变形的内部阻力。对于低粘度流体(如水),这些应力很小,可以将流体视为无粘性或无摩擦的,从而简化流动分析。在无粘性流体中,不存在剪切应力,只留下垂直于流体元素的法向应力。值得注意的是,压力(定义为法向应力的负值)在不同方向上保持均匀,不受应力方向的影响。
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