工程流體力學(xué)課件2流體靜力學(xué)-文庫吧
2024-11-23 09:00 本頁面
【正文】 勢能（包括位能和壓能）是相等的， 即 勢能守恒 。 x z y p0 A Z ? 幾何意義 z gp? gpz??流體距基準(zhǔn)面的位置高度，稱為位置水頭 流體在壓強(qiáng) p 作用下沿測壓管上升的高度，稱為壓強(qiáng)水頭 靜壓水頭（或靜力水頭） 流體靜力學(xué)基本方程的 幾何意義 是：在重力作用下同一平衡流體中各點(diǎn)的靜力水頭為一常數(shù)，相應(yīng)的靜力水頭線為一水平線。 ?/ApAz?/BpBzO O ?pz ?? 測壓管水頭的含義 在內(nèi)有液體的容器壁選定測點(diǎn)，垂直于壁面打孔，接出一端開口與大氣相通的玻璃管，即為 測壓管 。 測壓管內(nèi)的靜止液 面上 p = 0 ，其液 面高程即為測點(diǎn)處 的 ，所以 叫測壓管水頭。 ?/ApAz?/BpBzO O ? 測靜壓只須一根測壓管 如果容器內(nèi)的液體是靜止的 ， 一根測壓管測得的測壓管水頭也就是容器內(nèi)液體中任何一點(diǎn)的測壓管水頭 。 如接上多根測壓管 ， 則各測壓管中的液面都將位于同一水平面上 。 敞口容器和封口容器接上測壓管后的情況如圖 測壓管水頭和靜壓水頭 絕對(duì)壓強(qiáng) 是以絕對(duì)真空（或完全真空）為起點(diǎn)來計(jì)算的壓強(qiáng)值，以 p’ 表示。 ghpp ???? a相對(duì)壓強(qiáng) 是以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng) pa為起點(diǎn)來計(jì)算的壓強(qiáng)值， 以 p 表示。 ghp ?? appp ???（表壓強(qiáng)） 真空壓強(qiáng) 當(dāng)靜止流體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng) p’ 小于大氣壓強(qiáng) pa時(shí)，出現(xiàn)真空，所小的值為真空值，以 pv 表示。 va ghppp v ????? pp v ?第四節(jié) 流體壓強(qiáng)的量測 一、壓強(qiáng)的度量標(biāo)準(zhǔn) B A 絕對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn) A點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng) B點(diǎn)真空壓強(qiáng) A點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng) B點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng) 相對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn) O 大氣壓強(qiáng) pa O 壓強(qiáng) ? 壓強(qiáng)分布圖 pa pa+ρgh pa pa+ρgh pa+ρgh1 pa pa+ρg(h1+h2) pa+ρgh1 pa pa+ρg2R 二、壓強(qiáng)的度量單位 ? 應(yīng)力單位 N/m2（ Pa）， kN/m2（ kPa） ? 液柱高單位 米水柱 （ mH2O），毫米汞柱 （ mmHg） 其常用于 理論 計(jì)算； 其常用于 實(shí)驗(yàn)室 計(jì)量； ? 工程大氣壓單位 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 （ atm） = 105 Pa =760 mmHg 1個(gè)工程大氣壓 （ at） = 1kgf/cm2 = OmH10 2?m m H g736?98 103 Pa ? 大氣壓與大氣壓強(qiáng) 【 解 】 【 例 】 已知 ▽ 1＝ 9m， ▽ 2＝ 8m， ▽ 3＝ 7m， ▽ 4＝ 10m，大氣壓強(qiáng)為 1at， 求 4各點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)（以液柱高表示）及 M M4兩個(gè)壓強(qiáng)表的表 壓強(qiáng)或真空讀數(shù)。 三、測壓儀器 測壓儀器分三大類： ? 金屬式 有壓強(qiáng)表與真空表之分 金屬式測壓儀安裝方便、易讀數(shù)、量程較大，但精度不高，工程當(dāng)中常用。 ? 電測式 電測式測壓儀便于遠(yuǎn)距離測量及動(dòng)態(tài)測量。 ? 液柱式 液柱式測壓儀構(gòu)造簡單，方便可靠，測量精度高，但量程小，一般用于低壓實(shí)驗(yàn)場所。 ahp mmA ?? ??如果連通的靜止液體區(qū)域包括多種液體，則須在它們的 分界面處作過渡。 )( mAmmBBA hzhzpp ????? ???? 用比壓計(jì)測量 即使在連通的靜止流體區(qū)域中任何一點(diǎn)的壓強(qiáng)都不知道 ， 也可利用流體的平衡規(guī)律 ， 知道其中任何二點(diǎn)的壓差 ，這就是比壓計(jì)的測量原理 。 hpzpz BBAA ???? )()( ??流體的平衡規(guī)律必須在連通的靜止流體區(qū)域 （ 如測壓管中 ） 應(yīng)用 ， 不能用到管道中去 ， 因?yàn)楣艿乐械牧黧w可能是在流動(dòng)的 ， 測壓管不只是為測量靜壓用的 。 液柱式測壓儀表如下： ? 測壓管 ghp A ?? 當(dāng)測壓管所測壓強(qiáng)大于 2mH2O時(shí)，不便使用。 ? 真空計(jì)或倒式測壓管 BvB pghp ??? ?aB pghp ??? ?ghpp aA ???? hAρ hρ空氣B? U形測壓管 12 ghghpp paA ?? ????ghhp pA )( 12 ?? ??ghhpp paB )( 12 ?? ????BpvB pghhp ???? )( 12 ??注意 ：目前的實(shí)驗(yàn)室常以某些密度較大的油來代替測壓管中的水銀，積極推行國家提倡的 無汞實(shí)驗(yàn)室 。 21 ghpghp paA ?? ????ρ Bh1h2ρph 2 h 1 1 2 A ρ ρp ? U形差壓管 hgpHhhgp BA ??????? ?? )()( Hhgpp BA ??? ?ppBBBAAA ghghpghp ??? ????AAppBBBA ghghghpp ??? ????對(duì) (a)圖： 對(duì) (b)圖： 若 A、 B處為同種液體，且同高，即 hA＝ hB+h ，得 ghpp pBA )( ?? ???若為水與水銀： hg pp BA ???A B ρ A ρ B ρ p h A h B 1 2 h p （ b ） H A B h 39。 h ρ 空氣 （ a ） 空氣（ ）? 復(fù)式壓力計(jì)（多管測壓計(jì)） 若球形容器內(nèi)是氣體， U 形管上端也充以氣體，則 21 ghghpp ppaA ?? ??? 若容器中所裝為液體， U 形管上端也充滿同種液體，則 3221 ghghghghpp ppaA ???? ?????)()( 3221 hhghhgp pa ????? ?? 當(dāng)所測壓強(qiáng)（或壓差）較大時(shí)（一般 大于 3個(gè)工程大氣壓 ），可采用這種 多管測壓計(jì) 。 h 1 h 2 h 3 A ρ ρ ρ p ? 復(fù)式壓力計(jì)（多管測壓計(jì)） ，劃出等壓面 ，逐步推出未知面壓強(qiáng) ? 傾斜管微壓計(jì) p ρ A1 0 0 α L A2 h Δh )s in( ?? Lhgpp a ?????由 A1Δ h＝ A2L， 得 )( s i n)(1212AAgLLAAhgp ???? ???012 ?AA若取 ，則 ?? s ingLp ? 可見： 在適當(dāng)?shù)男A斜角下，即使待測壓強(qiáng)較小，在傾斜測管上也有可觀的讀數(shù)，從而使所測值更精確。 ? 雙杯式微壓計(jì)（測量壓差） 微壓計(jì)的放大效果為 11mm→100mm ， 放大 效果顯著 。 Δh p 2 p 1 Δ h ρ 1 ρ 2 水 h 0 h 油 d D D N N 【 例 】 已知 ρ1＝ 900kg/m3 ， d＝ 4mm， D＝ 40mm。 p1 ＝ p2時(shí)， U形管中水面平齊， h＝ 0； 若 h＝ 100mm， 求壓 強(qiáng)差 p1
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