流体力学_第2章-流体静力学ppt课件.ppt

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1、核技术与自动化工程学院1第2章流体静力学核技术与自动化工程学院2流体静力学研究流体处于平衡状态时各种物理量的分布规律平衡条件压强分布流体与固体之间的相互作用核技术与自动化工程学院3平衡状态流体整体对于地球没有相对运动——绝对静止宏观质点间无相对运动——相对平衡流体整体相对地球有相对运动，但流体各质点之间没有相对运动——相对静止匀速直线运动匀加速直线运动匀角速度旋转核技术与自动化工程学院4平衡状态流体处于平衡状态时，流层之间以及流体与固体之间没有相对运动，没有切向应力，流体不呈现粘性。流体静力学得出的结论对理想流体和粘性流体都使用。核技术与自动化工程学院5本章内容2.1流体静压强及其特性2.2

2、流体平衡微分方程式2.3重力场中流体的平衡2.4流体的相对平衡2.5静止流体作用在固体壁面上的总压力2.6静止流体作用在潜体和浮体的总浮力核技术与自动化工程学院6本章重点静压强及其特性、压强的计算、静压强分布作用于平面上液体总压力作用于曲面上液体总压力本章难点应用静力学基本定律计算作用在平面、曲面上的总压力不同高度的液体对固体壁面总压力的计算核技术与自动化工程学院72.1流体静压强及其特性核技术与自动化工程学院8静压强定义压强在流体内部或流体与壁面间存在的单位面积上的法向作用力。静压强流体处于静止状态时，流体的压强称为流体静压强。流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面间存在的单位面积

3、上负的法向表面力。核技术与自动化工程学院9静压强定义ⅠⅡⅡPAP表面力静压强核技术与自动化工程学院10静压强定义表面力：外界流体内部静压强：流体内部外界静压强表面力核技术与自动化工程学院11静压强的特性流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关，是点的坐标的连续可微函数。核技术与自动化工程学院12流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向假设：在静止流体中，流体静压强方向不与作用面相垂直，与作用面的切线方向成α角。切向压强pt法向压强pn则存在：流体要流动与假设静止流体相矛盾核技术与自动化工程学院13证明：取一微元四面体的流体微团ABCD

4、，边长分别为δx,δy和δz。由于流体处于平衡状态，故作用在其上的一切力在任意轴上投影的总和等于零。静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关，是点的坐标的连续可微函数。核技术与自动化工程学院14表面力ABD面ABC面ACD面BCD面核技术与自动化工程学院15质量力核技术与自动化工程学院16ΣX=0核技术与自动化工程学院17同理即核技术与自动化工程学院18静压强的特性静止流体中不同点的静压强一般是不等的，是空间坐标的连续函数。同一点的各向静压强大小相等。运动状态下的实际流体，流体层间若有相对运动，则由于粘性会产生切应力，这时同一点上各法向应力不再相等。运动流体是理想流体时，由于

5、粘度等于零，不会产生切应力，所以理想流体动压强呈静水压强分布特性，即核技术与自动化工程学院192.2流体平衡微分方程式核技术与自动化工程学院202.2.1流体平衡微分方程1775年由瑞士学者欧拉首先提出欧拉平衡微分方程式流体静力学方程核技术与自动化工程学院212.2.1流体平衡微分方程在静止流体中任取一平行六面体的流体微团，边长为dx、dy、dz，中心点静压强为p(x,y,z)。X方向受力分析表面力质量力只有静压强如何求解是关键核技术与自动化工程学院222.2.1流体平衡微分方程作用在六个平面中心点上的静压强可按泰勒级数展开核技术与自动化工程学院232.2.1流体平衡微分方程垂直于X轴的左、

6、右两个平面中心点上的静压强分别为略去二阶以上无穷小量后，分别等于核技术与自动化工程学院242.2.1流体平衡微分方程垂直于X轴的左、右两微元面上的总压力分别为因为流体平衡核技术与自动化工程学院252.2.1流体平衡微分方程同理得写成矢量形式流体平衡微分方程式欧拉平衡微分方程式哈密顿算子核技术与自动化工程学院262.2.1流体平衡微分方程在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力与静压强的合力相平衡。对不可压缩流体和可压缩流体的静止和相对静止状态都适用。核技术与自动化工程学院272.2.2压强差公式等压面压强差公式核技术与自动化工程学院28压强差公式——压强差公式在静止流体中，空间点

7、的坐标增量为dx、dy、dz时，相应的流体静压强增加dp，压强的增量取决于质量力。核技术与自动化工程学院29等压面在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。等压面可以用p(x,y,z)=const（或dp=0）来表示。对不同的等压面，其常数值是不同的。流体中任意一点只能有一个等压面通过。核技术与自动化工程学院30等压面等压面微分方程在静止流体中，作用于任一点的质量力垂直于经过该点的等压面。质量力只有重力，