工程流体静力学绪论

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1、《工程流体力学》电子教案12流体静力学§2.2流体静压强及其特性§2.3流体静力学基本方程式§2.4绝对压强计示压强液柱式测压计§2.5液体的相对平衡§2.6静止液体作用在平面上的总压力§2.7静止液体作用在曲面上的总压力§2.8静止液体作用在潜体和浮体上的浮力§2.1作用在流体上的力2§2.1作用在流体上的力两类作用在流体上的力：表面力和质量力一、表面力1.应力分离体以外的流体通过流体分离体表面作用在流体上的力，其大小与作用面积成正比。单位面积上的表面力。3§2.1作用在流体上的力一、表面力（续）

2、2.法向应力和切向应力习惯上把内法向应力称为压强。4§2.1作用在流体上的力二、质量力作用在每个流体微团上的力，其大小与流体质量成正比。例如：重力、惯性力、磁力5§2.2流体静压强及其特性流体处于绝对静止或相对静止时的压强一、流体的静压强6§2.2流体静压强及其特性二、流体静压强的两个特性1.方向性流体静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向；(2)因流体几乎不能承受拉力，故p指向受压面。原因:(1)静止流体不能承受剪力，即τ=0，故p垂直受压面；7§2.2流体静压强及其特性二、流体静压强的两个特性2

3、.大小性流体静压力与作用面在空间的方位无关，仅是该点坐标的函数。略去无穷小项ozxdzdxdyyBDCo8一、平衡微分方程式在静止流体中取如图所示微小六面体。设其中心点a(x,y,z)的密度为ρ，压强为p，所受质量力为f。yzoxxzydxdzdyaf,p,ρ§2.3流体静力学基本方程式9以x方向为例,列力平衡方程式表面力：质量力:p-p/x•dx/2p+p/x•dx/2yzoxxzydxdzdybacf,p,ρ§2.3流体静力学基本方程式10同理，考虑y，z方向，可得:上式即为流体平衡微分

4、方程(欧拉平衡微分方程)一、平衡微分方程式（续）1.平衡微分方程式（续）物理意义：在静止流体中，单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡适用范围：所有静止流体或相对静止的流体。§2.3流体静力学基本方程式11流体静压强的增量决定于质量力。一、平衡微分方程式（续）2.压强差公式物理意义：§2.3流体静力学基本方程式12二、力的势函数和有势力1.力的势函数若存在函数π(x,y,z)满足f=-gradπ,则称f有势，π为f的势函数。（1）不可压流体§2.3流体静力学基本方程式13二、力的势函数和有势力（

5、续）2.正压流体重力是否有势？重力有势！§2.3流体静力学基本方程式14三、等压面1.定义流场中压强相等的各点组成的面。2.微分方程3.性质或等压面恒与质量力正交。§2.3流体静力学基本方程式15§2.3流体静力学基本方程式四、流体静力学基本方程式作用在流体上的质量力只有重力均匀的不可压缩流体积分得：zxp11基准面z2p22p0goz11.基本方程式16§2.3流体静力学基本方程式四、流体静力学基本方程式（续）2.物理意义位势能压强势能hp总势能在重力作用下的连续均质不可压的静止流体中，各点的单位

6、重量流体的总势能保持不变。17§2.3流体静力学基本方程式四、流体静力学基本方程式（续）3.几何意义位置水头压强水头静水头在重力作用下的连续均质不可压静止流体中，静水头线为水平线。p02p2z2z11p1完全真空z112z2pe2/gAAA'A'基准面pe1/gpa/gp2/gp1/gp1p0p2pa测压管水头18§2.3流体静力学基本方程式四、流体静力学基本方程式（续）4.帕斯卡原理在重力作用下不可压缩流体表面上的压强，将以同一数值沿各个方向传递到流体中的所有流体质点。a点压强：19一、

7、压力的单位1.应力单位－－Pa(=N/m2)，MPa，kgf/cm22.液柱高度－－p=p0+γh，h1=p/γ1常用的液柱高度单位有米水柱(mH2O)、毫米汞柱(mmHg)等。不同液柱高度的换算关系：p=γ1h1=γ2h2，h2=(ρ1/ρ2)h1。3.大气压单位标准大气压帕(Pa)巴(bar)米水柱毫米汞柱工程大气压atmN/m2105N/m2mH2OmmHgkgf/cm211013251.0132510.3327601.03320.9869100000110.197750.061.01970.

8、967998066.50.980710735.581§2.4绝对压强相对压强液柱式测压计20§2.4绝对压强相对压强液柱式测压计二、压强的计量1.绝对压强以完全真空为基准计量的压强。2.相对压强（计示压强、表压）以当地大气压强为基准计量的压强。相对压强真空完全真空p=0大气压强p=papo绝对压强绝对压强ap>pap