工程流体力学 第2章 流体静力学ppt课件.ppt

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1、教学内容第0章绪论第1章流体的主要物理性质第2章流体静力学第3章流体流动的基本方程第4章势流理论第5章相似理论与量纲分析第6章粘性流体管内流动第7章粘性流体绕物体的流动第2章流体静力学流体处于绝对静止或相对静止状态下的力学规律。静止流体内部压强的分布规律，静止流体对物体表面的作用力的计算方法。流体处于静止时，表面力中粘性力可不予考虑,仅考虑静压强。主要研究内容：作用于静止流体上的力的平衡问题。第2章流体静力学2.1静止流体的压强特点只有法向应力的作用，亦即压应力或压强。属于表面力，作用于流体微团表面，具有传递性。（1）压强的作用方向沿作用

2、面的内法线方向静止流体内部，切应力为零，只有沿作用面内法线方向的应力——压强第2章流体静力学（2）压强的大小与作用面的方向无关斜面：YOZ平面：XOZ平面：XOY平面：X,fx——质量力和单位质量力取流场中微元四面体，做受力分析：第2章流体静力学对于无限小的流体质点，dx0,即可得：同理，可得：在静止流体中，压强的大小与作用面的方向无关！沿任意方向压强的变化，可以用下式来表示：第二次课第2章流体静力学2.2静止流体平衡方程dxdydzpyzxo在静止流体内部取六面体，做x轴方向受力分析：表面力：x轴正方向x轴负方向质量力：x轴正方向上的

3、分量x轴方向力的平衡方程为：第2章流体静力学整理可得：同理：写成矢量式：上式称为静止流体平衡方程，或欧拉平衡微分方程（Euler，1755）。方程式的物理意义：在静止流体中，作用在单位体积流体上的质量力与压强合力（压强梯度）平衡。在静止流体内部，如果压强在某个方向有变化，即压强有梯度，必是由于那个方向有质量力分量存在。第2章流体静力学左式中，第一、第二及第三式两端分别乘以dx、dy及dz，然后等号的左边和右边分别相加，并考虑到可得：该方程是流体静力学基本方程的另一种形式，也称为压差公式（直角坐标系下）。欧拉平衡微分方程既适用于不可压缩流体

4、，也适用于可压缩流体。它既适用于绝对静止的流体，也适用于相对静止的流体。第2章流体静力学圆柱坐标系中的压差公式：等压面—将连通的同种流体内部压强相等的点连接起来所得到的曲面。质量力与等压面垂直在等压面上，，即dp=0则：可得：写成矢量式：第2章流体静力学图(a)当流体处于绝对静止时，等压面是水平面。图(b)当流体在作相对运动时，此时等压面是倾斜的平面。图(c)两种重度不同互不相混的液体在同一容器中处于静止状态。两种液体之间的分界面也是等压面。质量力与等压面第2章流体静力学2.3重力场中静止流体内部的压强2.3.1不可压缩流体.hzp0B当

5、质量力为重力时：由压差公式得：在等压面上，dp=0，则dz=0,故等压面方程为：z=常数即重力场中，水平面为等压面。对ρ为常数的不可压缩流体，积分压差公式：第2章流体静力学设液体表面压强为p0，即z=0时，p=p0，故积分常数C=p0，由此可得：式中：p——静止液体内某点的压强；p0——液体表面压强；z——垂直坐标，水面处z=0，向上为正。据此，水面下B点的压强P为：z=-h可见，液体内部的力由液面压力和液柱自身产生的重力两部分组成。流体静力学基本方程第2章流体静力学静水压强等值传递——帕斯卡定律如果液面压强p0有所增减Δp0，那么内部压

6、强p亦相应地有所增减Δp，且Δp=Δp0。关于压强的几点说明：（1）压强的表示方法以大气压为基准——相对压强（表压）以完全真空为基准——绝对压强相对压强为负值——真空度第2章流体静力学绝对压强真空度pv绝对压强大气压强绝对真空压强值表压强（相对压强）pe各种压强之间的关系：（2）压强的大小只与深度有关，沿深度呈线性分布。深度相同，底面积相同，产生的压力就相同，与液体多少无关。第2章流体静力学（3）压强的度量单位a.从压强的基本定义出发，用单位面积上的力来表示，在国际单位制（SI）中以N/m2来表示或者是帕（帕斯卡），用Pa表示。工程单位中

7、规定大气压用符号at表示（海拔200m处正常大气压）为1kgf/cm2，即1at=1kgf/cm2，称为工程大气压。b.以大气压来表示。国际上规定标准大气压用符号atm表示(温度为0ºC时海平面上的压强)。PatmPat第2章流体静力学c.以液柱高度来表示。通常用水柱高度或者汞柱高度，单位为mH2O、mmH2O或mmHg。例如一个标准大气压相应的水柱高度为：相应的汞柱高度为一个工程大气压相应的水柱和汞柱高度分别为：第2章流体静力学2.3.2气体压强的分布1.按不可压缩流体计算气体的密度很小，对于一般的仪器、设备，由于高度z有限，重力对气体

8、压强的影响很小，可以忽略，故可以认为各点的压强相等，即2.大气层压强的分布大气受重力作用，密度、温度都随高度变化。标准大气（温度、压强、密度）对流层、同温层划分，温度变化规律规定第2章流体静力