工程流體力學(xué)教案—第04講

1、教 學(xué) 內(nèi) 容 （講稿）備注（包括：教學(xué)手段、時(shí)間分配、臨時(shí)更改等）2.3 重力作用下的流體平衡本節(jié)只研究流體相對(duì)于地球沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)。一、靜力學(xué)基本方程式1坐標(biāo)系的原點(diǎn)選在自由面上，z軸垂直向上，液面上的壓強(qiáng)為p0，則X0，Y0，Zg代入公式：，得：化簡(jiǎn)得， (2)對(duì)于不可壓縮流體(公式使用條件之一)，=const，積分（2）式得： (3)對(duì)于流體內(nèi)任意兩點(diǎn)，上式可寫(xiě)成：靜力學(xué)基本方程形式之一2由（3）式得代入邊界條件(取自由液面)：z0時(shí)，pp0，則所以， (4)令（點(diǎn)在液面以下的深度h），則 （5）靜力學(xué)基本方程形式之二3說(shuō)明： （1）適用條件：靜止、不可壓縮流體。（2）靜止流體中任

2、一點(diǎn)的壓強(qiáng)p由兩部分組成，即等值傳遞的液面壓強(qiáng)p0以及由該點(diǎn)上方高度為h的液柱產(chǎn)生的壓力(重量)。推廣：已知某點(diǎn)壓強(qiáng)求任一點(diǎn)壓強(qiáng)（3）靜止流體中，壓強(qiáng)隨深度呈線性變化用幾何圖形表示受壓面上壓強(qiáng)隨深度而變化的圖，稱(chēng)為壓強(qiáng)分布圖。大?。红o力學(xué)基本方程式方向：垂直并且指向作用面（特性一）例題：（4）同種連續(xù)靜止流體中，深度相同的點(diǎn)壓力相同。連通器二、幾種壓強(qiáng)的表示（基準(zhǔn)不同）1絕對(duì)壓強(qiáng)：是以絕對(duì)真空為零點(diǎn)而計(jì)量的壓強(qiáng)。如取自由表面，壓力，則2相對(duì)壓強(qiáng)（表壓）：或是以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榱泓c(diǎn)而計(jì)量的壓強(qiáng)。3真空壓強(qiáng)（真空度）：當(dāng)絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮簳r(shí)，當(dāng)?shù)卮髿鈮号c絕對(duì)壓強(qiáng)的差值。 注：只有當(dāng)時(shí)，才用真空度的

3、概念，最大真空度為1個(gè)大氣壓盡可能用表壓：在液體內(nèi)部等值傳遞的三、壓強(qiáng)的度量1應(yīng)力單位：Pa，Kgf/cm2（即at）2大氣壓?jiǎn)挝唬?atm760mmHg1.0336 Kgf/cm2= 10.336mH2O=1.013×105Pa1at735.29mmHg1 Kgf/cm29.8×104Pa10mH2O=9.8×104Pa3液柱高單位：mmHg，mH2O四、靜力學(xué)基本方程式的意義1幾何意義位置水頭：該點(diǎn)到基準(zhǔn)面的高度，與基準(zhǔn)面的選取有關(guān)。壓力水頭：該點(diǎn)壓強(qiáng)的液柱高度。測(cè)壓管水頭：為一常量靜止流體中各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭是一個(gè)常數(shù)。2物理意義 比位能：?jiǎn)挝恢亓苛黧w所具有的

4、位能。比壓能：?jiǎn)挝恢亓苛黧w從大氣壓力為基點(diǎn)算起所具有的壓力勢(shì)能。是一種潛在的勢(shì)能，若在某點(diǎn)壓力為p，接出一測(cè)壓管，則在該壓力作用下，液面上升的高度為?？倓?shì)能：為一常量靜止流體中，單位重量流體的總勢(shì)能是恒等的。說(shuō)明：由靜力學(xué)方程，有：。若以表壓計(jì)算：若液面敞口，壓力水頭的幾何意義為：靜止流體中某點(diǎn)上方的液柱高度h；若液面封閉，為等效液柱高度，由實(shí)際液柱高度h及液面壓力等效高度組成；壓力水頭的幾何意義為：靜止流體中某點(diǎn)上方的等效液柱高度；若液面上方有其它液層覆蓋，此時(shí)h為非真實(shí)的液體的液柱高度，應(yīng)以該點(diǎn)所在位置的環(huán)境液體為依據(jù)轉(zhuǎn)化等效液柱高度。五、測(cè)壓計(jì)1分類(lèi)：根據(jù)適用范圍、適用條件的不同，分為液

5、式、金屬式、電測(cè)式。2液式測(cè)壓計(jì)原理：（p、p0的標(biāo)準(zhǔn)必須一致，用表壓）方法：找等壓面 （性質(zhì)5：兩種互不相混的靜止流體的分界面必為等壓面）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、制造簡(jiǎn)單，常用于實(shí)驗(yàn)室中。液面計(jì) 測(cè)壓管：同種液體引出液柱高度以測(cè)量壓力，一端與測(cè)壓點(diǎn)相連，一端通大氣。U形管測(cè)壓計(jì) 抽真空組合式U形管測(cè)壓計(jì)U形管壓差計(jì)組合式U形管壓差計(jì)先找等壓面：aa面、bb面寫(xiě)出等壓面壓力表達(dá)式：aa面上所以，當(dāng)兩測(cè)點(diǎn)在同一水平面上時(shí)：所以，3金屬測(cè)壓計(jì)（1）原理：彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形。（2）分類(lèi)：彈簧管式、薄膜式壓力表。（3）缺點(diǎn)：易壞（超量程操作）4電測(cè)式測(cè)壓計(jì)電量 數(shù)字信號(hào)思考題：1靜力學(xué)基本方程式的兩個(gè)形式、幾何意義和物理意義，使用條件；壓強(qiáng)分布圖的畫(huà)法。2絕對(duì)壓力、表壓和真空度的意義及其間的相互關(guān)系如何？3液式測(cè)壓計(jì)的水力學(xué)原理是什么？工作液的選擇和量程范圍及精度有什么關(guān)系？工程中最常見(jiàn)的