流體力學的課件武漢科大(已修改)
2025-06-06 20:04 本頁面
【正文】 1 流體力學 暖通教研室 二 00六年 周傳輝 編 Fluid Mechanics Wuhan University of Science and Technology Chapter 2 Fluid Statics 第二章 流體靜力學 第一節(jié) 流體靜壓強及其特性 第二節(jié) 流體靜壓強的分布規(guī)律 第三節(jié) 壓強的計算基準和度量單位 第四節(jié) 液柱測壓計 第五節(jié) 作用于平面的液體壓力 第六節(jié) 作用于曲面的液體壓力 第七節(jié) 流體平衡微分方程 第八節(jié) 液體的相對平衡 3 流體靜力學著重研究流體在外力作用下處于平衡狀態(tài)的規(guī)律及其在工程實際中的應用。 這里所指的靜止包括絕對靜止和相對靜止兩種。以地球作為慣性參考坐標系，當流體相對于慣性坐標系靜止時，稱流體處于絕對靜止狀態(tài)；當流體相對于非慣性參考坐標系靜止時，稱流體處于相對靜止狀態(tài)。 流體處于靜止或相對靜止狀態(tài)，兩者都表現(xiàn)不出黏性作用，即切向應力都等于零。所以，流體靜力學中所得的結論，無論對實際流體還是理想流體都是適用的。 4 第一節(jié) 流體靜壓強及其特性 一、流體靜壓強的定義 面積 ΔA上的平均流體靜壓強 P APP ???A 點 上 的 流 體 靜 壓 強 P APL i mPaA ?????流體靜壓力：作用在某一面積上的總壓力； 流體靜壓強：作用在某一面積上的平均壓強或某一點的壓強。 5 第一節(jié) 流體靜壓強及其特性 二、流體靜壓強的特性 靜壓強的方向 — 沿作用面的內(nèi)法線方向 任一點的流體靜壓強的大小 與作用面的方向無關，只與 該點的位置有關 流體靜力學的根本問題是研究流體 靜壓強的問題； 研究流體靜壓強的根本問題就是 研究流體靜壓強的分布規(guī)律問題 即求解壓強函數(shù) p=f(x,y,z)。 6 py px pz pn 作用在 ACD面 上的流體靜壓強 作用在 BCD面 上的靜壓強 作用在 ABD面 上的靜壓強 微元四面體受力分析 7 →↑↓→↓↑noABCdxdydzPPPPxxyyzzdApPd y d xpPd z d xpPd y d zpPnnzzyyxx????????212121表面力 質(zhì)量力 Zd x d y d zFYd x d y d zFXd x d y d zFzyx?????????616161???0)?c o s (0)?c o s (0)?c o s (????????????znzynyxnxFznPPFynPPFxnPPnzyxnznynxnxppppppppppd y d zxndAXd x d y d zxndApd y d zp????????????????,21)?c o s (061)?c o s (21并忽略高階小量。代入?8 第二節(jié) 流體靜壓強的分布規(guī)律 一、流體靜壓強的基本方程 兩端壓力 P P2與重力的軸向分力 Gcosα 三個力處于平衡： P2P1Gcosα ＝ 0 普遍關系式：靜止液體中任意兩點的 壓強差等于兩點間的深度差乘以容重。 hphpphldAldApdApdAlGdApPdApPdA???????????????????????????????12122211c o s0c o s,0靜力學的基本方程： p=p0+γ h p－液體內(nèi)某點的壓強， Pa p0－液面氣體壓強， Pa γ－液體的容重， N/m3 h－某點在液面下的深度， m 壓強增加的方向就是質(zhì)量力的作用方向 9 第二節(jié) 流體靜壓強的分布規(guī)律 液體靜力學方程的推證（用坐標表示）： －位置水頭（ Elevation Head） －壓強水頭（ Pressure Head） －測壓管水頭（ Piezpmetric Head ）。 )()(20xx1001ZZppZZpp????????CpZ ??????????????????????γpZγpZγpZγpZγpZγpZγpZ00221100220011測壓管水頭?pZ??pZ結論：在同一種液體中，無論哪一點 (Z+P/ γ)總是一個常數(shù)。 10 二、分界面和自由面是水平面 反證法：兩種液體 γ2γ1, 設分界面不是水平面而是傾斜面。 γγ12分界面是水平面的推論000)( 2121??????????????phhhphp????靜力學基本方程的適用條件： 1. 靜止 2. 連通 (連續(xù) ) 3. 連通的介質(zhì)為同一均質(zhì)流體 4. 質(zhì)量力僅有重力 5. 同一水平面 等壓面條件a b cγγ1d ev11 三、氣體壓強的計算 氣體容重很小，一般忽略 γh的影響。 p=p0 (1) 水平面是等壓面 p1=p2 說明：靜止非均質(zhì)流體的 水平面仍然是等壓面。 （ 2)水平面是等容重面 Δpa=γaΔh Δpb=γbΔh 說明：水平面不僅是等壓面 而且還是等容重面， 即：等密面。 四、等密面是水平面 γa =γb 大氣和靜止的水體、室內(nèi)的空氣、電熱水器、太陽能熱水器等均按密度和溫度分層。 12 第三節(jié) 壓強的計算基準和度量單位 一、壓強的兩種計算基準 A點相對壓強A點絕對壓強B點真空度B點絕對壓強大氣壓強絕對壓強0pPa0ABPa絕對壓強 (P’):以絕對真空為零點起算的壓強。 相
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