15.2
Stellen Sie sich ein kleines rechteckiges Fluidelement vor, bei dem davon ausgegangen wird, dass die Kantenlängen von einer beliebigen Position innerhalb der interessierenden Fluidmasse stammen.
Auf dieses Element wirken zwei Arten von Kräften, darunter Oberflächenkräfte, die durch Druck verursacht werden, und eine Körperkraft, die dem Gewicht des Elements entspricht.
Wenn der Druck in der Mitte des Elements als p bezeichnet wird, kann der mittlere Druck auf den verschiedenen Flächen in Form von p und seinen Ableitungen beschrieben werden.
Um die Wirkung der Kräfte auf das Fluidelement zu verstehen, kann die resultierende Oberflächenkraft in y-Richtung ausgedrückt werden, und zwar in ähnlicher Weise für die x- und z-Oberflächen.
Die resultierende Oberflächenkraft, die auf das Element wirkt, kann nun in Vektorform dargestellt und weiter als resultierende Oberflächenkraft pro Volumeneinheit ausgedrückt werden.
Das Gewicht des Elements kann mit dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit ausgedrückt werden.
Das zweite Newtonsche Gesetz für das Fluidelement kann durch die resultierende Oberflächenkraft pro Volumeneinheit und das Gewicht des Elements ausgedrückt werden.
Damit kann die Gleichung des Druckfeldes erhalten werden.
Die Grundgleichung für ein Druckfeld in der Strömungsmechanik erfasst das Kräftegleichgewicht innerhalb eines beliebigen Fluidsegments und liefert ein…
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