流体力学第二章_第1-5节

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1、1工程流体力学建筑环境与设备工程教研室SouthernWestUniversityofScienceandTechnology主讲：段双平2流体静力学着重研究流体在外力作用下处于平衡状态的规律及其在工程实际中的应用。这里所指的静止包括绝对静止和相对静止两种。以地球作为惯性参考坐标系，当流体相对于惯性坐标系静止时，称流体处于绝对静止状态；当流体相对于非惯性参考坐标系静止时，称流体处于相对静止状态。流体处于静止或相对静止状态，两者都表现不出黏性作用，即切向应力都等于零。所以，流体静力学中所得的结论，无论对实际流体还是理想流体都是适用的。3一、流体静压强的特性1、静压强的方向—沿作用面的内法线方向2

2、、任一点的流体静压强的大小与作用面的方向无关，只与该点的位置有关第一节静止流体的应力特征4pypxpzpn作用在ACD面上的流体静压强作用在ABC面上的流体静压强作用在BCD面上的静压强作用在ABD面上的静压强微元四面体受力分析第2节流体静止的微分方程一、流体平衡微分方程式(欧拉平衡方程）xyada’d’bb’cc’O’zodxdydzxyz1.公式推导o1o22.欧拉平衡方程数学表达式：文字描述：当流体处于平衡状态时，单位体积质量力在某一轴向上的分力，与压强沿该轴的递增率相平衡。(1)第一种形式(2)第二种形式质量力作用方向就是压强递增率的方向(3)第三种形式1.压强值在空间上的变化是由质量

3、力引起并决定的2.液体只有在有势的质量力的作用下才能平衡二、等压面及其特性等压面：流体中压强相等的各点组成的平面或曲面。等压面方程为：等压面就是等势面等压面与质量力正交fxdx+fydy+fzdz=010第3节重力作用下静止液体的压强分布一、液体压强的分布式2。压强增加的方向就是质量力的作用方向1.第一种形式：静力学的基本方程式：p=p0+γ·h1。静止液体中任意两点的压强差等于两点间的深度差乘以容重。结论：p－液体内某点的压强，Pap0－液面气体压强，Paγ－液体的容重，N/m3h－某点在液面下的深度，m3。压强的大小与容器的形状无关4。水平面是等压面5。帕斯卡定律:静止液体任一边界面上压强

4、的变化,将等值地传到其他各点(只要静止不被破坏)6。分界面和自由面是水平面11结论：2.第二种形式：－位置水头（ElevationHead）－压强水头（PressureHead）－测压管水头（PiezpmetricHead）。1.在同一种液体中，无论哪一点测压管水头(Z+P/γ)总是一个常数。2.在同一容器的静止液体中，所有各点的测压管水面必然在同一水平面。1213流体静压强分布规律适用的条件:水平面是等压面的条件：1.静止2.连通(连续)3.连通的介质为同一均质流体4.质量力仅有重力14二、压强的两种计算基准绝对压强(P’):以绝对真空为零点起算的压强。当地大气压Pa,三者之间的关系：P=P

5、’-Pa绝对压强：AbsolutePressure。当地大气压：AtmosphericPressure。真空度：Vacuum。表压：GagePressure正压：相对压强为正值（压力表读数）。负压：相对压强为负值。真空度：负压的绝对值(真空表读数，用Pv表示)。相对压强(P):以当地同高程的大气压强Pa为零点起算的压强。15三、压强的三种度量单位常用换算关系：1atm=1.03323at=101325Pa=1.01325bar=760mmHg=10332.3mmH2O1at=98070Pa=10000mmH2O=735.6mmHg1.从压强的基本定义出发，用单位面积上的力表示。国际单位：Pa[

6、N/㎡]工程单位：kgf/㎡2.用大气压的倍数表示。标准大气压：atm(0℃，海平面)工程大气压：at（1kgf/㎡）3.用液柱的高度来表示。水柱高度：mH2O汞柱高度：mmHg16例题1：17例题2：一密封水箱如图所示，若水面上的相对压强p0=-44.5kN/m2，求：（1）h值；（2）求水下0.3m处M点的压强，要求分别用绝对压强、相对压强、真空度、水柱高及大气压表示；（3）M点相对于基准面O—O的测压管水头。(1)4.54m(3)-4.54m四、液体静压强分布图示1.绘制液体静压强分布图的知识点流体静力学基本方程静止流体中的应力特征（大小性、方向性）2.液体静压强分布图的绘制方法h1h

7、2hh第4节液体的相对平衡一、等加速直线运动中液体的平衡xyzoaga1.压强分布2.等压面方程自由液面方程：绝对静止：相对静止：绝对静止：相对静止：3.与绝对静止情况比较压强分布:等压面:例1：已知用汽车搬运一玻璃缸。缸长×宽×高=l×b×h=0.6×0.3×0.5m3，静止时缸内水位高d=0.4m。设鱼缸沿汽车前进方向纵向放置。求:(1)为不让水溢出，应控制的汽车最大加速度am；(2)若鱼缸横