《流体静力学》摘要

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1、第2章流体静力学教学要点一、教学目的和任务本章是流体力学的基础，是流体运动学和动力学的最基本理论。因此，必须组织好教学内容，采用恰当的手段和方法。1、教学目的1）通过分析流体静力学方程，使学生建立起水头的概念，为流体动力学建立基础。2）通过实例分析，说明流体对固体壁面作用力的计算和应用。2、教学任务（1）理解和掌握流体静压强及其特性；（2）了解流体平衡微分方程式，理解其物理意义；（3）掌握流体的绝对和相对平衡；（4）掌握流体静压强的分布规律及点压强的计算（利用等压面），掌握流体静压强的量测和表示方法；（5）熟练掌握作用于平面壁和曲面壁上流体总压力的计算。3、重点、难点重点：

2、静压强及其特性，点压强的计算，静压强分布图，压力体图，作用于平面上的流体总压力，作用于曲面上的流体总压力。难点：复杂情况点压强的计算（利用等压面），压力体图，作用于曲面上的流体总压力。二、本章主要研究内容流体平衡时，(1)其内部的压强分布规律；(2)流体与其它物体间的相互作用力。本章所得的结论，对理想流体或粘性流体都是适用的。在一般情况下，液体可以被看成是不可压缩的物质，在讨论中可认为重度或密度为常量。三、教学方法本章内容是学生学习后面流体动力学的基础，以前在物理学中接触到一些如压力、总压力等概念，因此，主要应注意联系生活中的实际，培养学生的学习兴趣，选择合适的作业题，培养

3、学生分析实际问题，解决实际问题的能力，切忌“生搬硬套”。6第3次课年月日章题目第2章流体静力学方式课堂模块静力学模块方法启发式、举例单元流体静力学基本方程的导出手段多媒体基本要求（1）理解和掌握流体静压强及其特性；（2）了解流体平衡微分方程式，理解其物理意义；（3）掌握绝对平衡流体静压强的分布规律及点压强的计算（利用等压面），重点静压强及其特性，点压强的计算、静压强分布图难点复杂情况下点压强的计算（利用等压面）内容拓展连通器原理在船闸上的应用参考教材1、张也影，流体力学（第二版），高等教育出版社.1999.2、徐文娟，工程流体力学，哈尔滨工程大学出版社，2002.3、禹华谦

4、，工程流体力学，西南交通大学出版社，1999作业习题2—2思考题：2—1、2—2提问：1、粘性2、作用在流体上的力：上次课内容回顾及本次课内容引出：2.1流体静压强及其特性一、流体静压强如图2.2.1，在均质的静止流体中任取一分离体，将此分离体用一平面切成Ⅰ、Ⅱ两部分,并取走Ⅰ部分。去掉后，要保持Ⅱ部分的平衡，在面上必须加上原来Ⅰ部分流体对Ⅱ部分的作用力。设作用在m点周围微小面积上的合力为，根据压强的定义，其平均压强为（N/m）当面积无限缩小到点时，则得（N/m或）图2.2.1静止液体中的分离体——外部流体作用在流体内部点上而产生的压力，称流体静压力。流体静压强——作用在单

5、位面积上的力。压强的存在：举生活中的实例二、流体静压强的特性流体静压强有两个重要特性：(1)流体静压强的方向必然重合于受力面的内法线方向。(2)平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的作用方向无关。即：平衡流体中各点的压强只是位置坐标()的连续函数,与作用方向无关。证明略2.2流体的平衡微分方程一、流体平衡微分方程在平衡流体中取六面体流体微团，如图示。该微团在质量力和表面力的作用下处于平衡状态。质量力在、、坐标轴方向的分量为=；=；=61-2面及3-4面的重心、处的压强分别为为=该微团在质量力和表面力的作用下处于平衡状态。沿轴方向即得-0（）图2.

6、2.1微小平行六面体同理，沿轴得-=0（）沿轴得-=0（）——欧拉平衡微分方程式（1755）。表明了单位质量流体所承受的质量力和表面力沿各轴的平衡关系，平衡流体微团的质量力与表面力无论在任何方向上都应保持平衡，即质量力与该方向上表面力的合力应该大小相等，方向相反。二、流体平衡微分方程的积分求在给定质量力作用下，平衡流体中压强的分布规律，将欧拉平衡微分方程各式依次乘以、、，整理相加得在一般情况下，流体静压强只是坐标的函数，由数学知，这一多变量函数的全微分为d=它表明：压强值在空间上的变化是由质量力引起并决定的。对不可压缩流体。=常量，上式的左边是压强的全微分，其右边亦应是该压

7、强所对应的某一坐标函数的全微分，若此函数以表示，则★即6由此可以看出这里，函数是一个决定流体质量力的函数——力的势函数。当质量力用这样的函数来表示时——有势的质量力，简称为有势力。例如，重力、惯性力等都是有势力。对★式积分得积分常数，代入上式得——平衡流体中压强的分布规律。已知=f（），可求任意点的。三、帕斯卡定律（自学）要点：1什么是帕斯卡定律？2、帕斯卡定律的适用条件？3、帕斯卡定律有哪些应用？四、等压面在平衡流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。举生活中实例特征：（1）等压面为等势面。（2）等压面是一个