流體力學(xué)-流體靜力學(xué)

1、流體力學(xué)第二章第二章 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)絕對(duì)靜止絕對(duì)靜止相對(duì)靜止相對(duì)靜止靜止靜止流體在外力作用流體在外力作用下的平衡規(guī)律下的平衡規(guī)律流體力學(xué)流體靜力學(xué)概述流體靜力學(xué)概述一、流體靜壓強(qiáng)特性一、流體靜壓強(qiáng)特性二、重力場(chǎng)中流體靜壓強(qiáng)的分布二、重力場(chǎng)中流體靜壓強(qiáng)的分布三、作用在壁面上的流體靜壓力三、作用在壁面上的流體靜壓力流體力學(xué)流體靜壓強(qiáng)的特性流體靜壓強(qiáng)的特性1 s P S B SPpS 0lim流體靜壓強(qiáng)流體靜壓強(qiáng)流體靜壓強(qiáng)的方向垂直于流體靜壓強(qiáng)的方向垂直于作用面，并指向流體內(nèi)部作用面，并指向流體內(nèi)部 流體力學(xué)流體靜壓強(qiáng)的特性流體靜壓強(qiáng)的特性2 靜止流體任意點(diǎn)處?kù)o壓強(qiáng)的大小與

2、其作靜止流體任意點(diǎn)處?kù)o壓強(qiáng)的大小與其作 用面方位無(wú)關(guān)，只是作用點(diǎn)位置的函數(shù)用面方位無(wú)關(guān)，只是作用點(diǎn)位置的函數(shù)dxdydzf61 dydzpx21dxdzpy21流體力學(xué)流體靜壓強(qiáng)的特性流體靜壓強(qiáng)的特性3dxdypz21Apn zyxfp, 理想流體中壓強(qiáng)的特性？理想流體中壓強(qiáng)的特性？ zyxfp, 理想流體壓強(qiáng)理想流體壓強(qiáng) 流體力學(xué)靜止流體平衡微分方程靜止流體平衡微分方程1zyxf yypp 21 yypp 21 xxpp 21 xxpp 21 zzpp 21 zzpp 21 流體力學(xué)靜止流體平衡微分方程靜止流體平衡微分方程2pppixy zjxy zkxy zxyz pppijkxy zxy

3、 zxyzp 流體力學(xué)靜止流體平衡微分方程靜止流體平衡微分方程3zyxf 0 zyxp 靜止流體平衡方程歐拉平衡方程靜止流體平衡方程歐拉平衡方程01 pf 靜止流體中壓強(qiáng)的變化由質(zhì)量力引起靜止流體中壓強(qiáng)的變化由質(zhì)量力引起流體力學(xué)101010 xyzpfxpfypfz 靜止流體平衡方程歐拉平衡方程靜止流體平衡方程歐拉平衡方程流體平衡的微分方程式流體平衡的微分方程式4流體力學(xué)力勢(shì)函數(shù)力勢(shì)函數(shù)yxyzzxffyxffzyffxz 力勢(shì)函數(shù)力勢(shì)函數(shù)W (x, y, z),xyzWWWfffxyz 101010 xyzpfxpfypfz 流體力學(xué)等壓面等壓面0dWf ds 等壓面微分方程等壓面微分方程等

4、壓面處處與質(zhì)量力合力垂直等壓面處處與質(zhì)量力合力垂直Wconst 等壓面即為等勢(shì)面等壓面即為等勢(shì)面pconst 流體力學(xué)2.3重力場(chǎng)中靜止流體壓強(qiáng)分布重力場(chǎng)中靜止流體壓強(qiáng)分布條件條件方程方程 010101zpfypfxpfzyx gdzdp 壓強(qiáng)只是壓強(qiáng)只是 z 的函數(shù)，的函數(shù)，z 方向壓強(qiáng)梯度為負(fù)方向壓強(qiáng)梯度為負(fù)流體力學(xué)不可壓縮流體壓強(qiáng)分布不可壓縮流體壓強(qiáng)分布gdzdp 均質(zhì)不可壓縮流體均質(zhì)不可壓縮流體ghpp 21ghppa 1pgzconst 流體力學(xué)不可壓縮流體壓強(qiáng)分布不可壓縮流體壓強(qiáng)分布ghppa 1公式的意義公式的意義ghpp 21流體力學(xué)幾何意義和能量意義幾何意義和能量意義1Cpz

5、 同一種靜止流體中任意點(diǎn)的同一種靜止流體中任意點(diǎn)的z + p/ 總是常數(shù)總是常數(shù)幾何意義幾何意義 zpgzconst 流體力學(xué)幾何意義和能量意義幾何意義和能量意義2 p pz 流體力學(xué)幾何意義和能量意義幾何意義和能量意義2Cpz 同一種靜止流體中各點(diǎn)水靜能頭均相等同一種靜止流體中各點(diǎn)水靜能頭均相等流體力學(xué)幾何意義和能量意義幾何意義和能量意義4能量意義能量意義 z p pz 同種靜止流體中各點(diǎn)的總勢(shì)能相等同種靜止流體中各點(diǎn)的總勢(shì)能相等Cpz 流體力學(xué)帕斯卡原理帕斯卡原理ghpp 2112pp 充滿液體的連通器內(nèi)，一點(diǎn)的壓強(qiáng)變化可充滿液體的連通器內(nèi)，一點(diǎn)的壓強(qiáng)變化可瞬時(shí)間傳遞到整個(gè)連通器內(nèi)瞬時(shí)間傳

6、遞到整個(gè)連通器內(nèi) F1=ps1 F2=ps2 s1 s2 流體力學(xué)可壓縮流體壓強(qiáng)分布可壓縮流體壓強(qiáng)分布gdzdp 密度隨壓強(qiáng)變化，需給出壓強(qiáng)、密度的關(guān)系密度隨壓強(qiáng)變化，需給出壓強(qiáng)、密度的關(guān)系0RTp 基本方程基本方程gRTpdzdp0 21210()expg zzppRT 流體力學(xué)可壓縮流體壓強(qiáng)分布例題可壓縮流體壓強(qiáng)分布例題gdzdp gdhdp gdhdEV dhEgdV 2 ghEEvv00 ddpEV 流體力學(xué)可壓縮流體壓強(qiáng)分布例題可壓縮流體壓強(qiáng)分布例題gdhdp ghEEvv00 dhghEgEdpvv00 ghEEEpvvv0ln 流體力學(xué)2.4 壓強(qiáng)測(cè)量壓強(qiáng)測(cè)量基準(zhǔn)基準(zhǔn)流體力學(xué)絕對(duì)

7、壓強(qiáng)、表壓、真空壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)、表壓、真空壓強(qiáng)amppp pppav 流體力學(xué)大氣壓強(qiáng)的測(cè)量大氣壓強(qiáng)的測(cè)量 pa pv H 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.013 105Pa760mmHgH 流體力學(xué)壓強(qiáng)的單位壓強(qiáng)的單位： 。：大氣壓大氣壓(at、atm), 巴巴(bar), 液柱高度。液柱高度。2/11mNPa 1atm = 1.013 105Pa = 760 mm(Hg) = 10.33 m(H2O)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1at = 1kgf/cm2 = 0.981 105Pa = 10 m(H2O)工程大氣壓工程大氣壓流體力學(xué)液柱式測(cè)壓計(jì)測(cè)量壓強(qiáng)的儀表。按原理可分為：流體力學(xué)單管測(cè)壓計(jì)單管測(cè)壓計(jì)1

8、ghpAm 單管測(cè)壓計(jì)特點(diǎn)單管測(cè)壓計(jì)特點(diǎn)流體力學(xué)U型管測(cè)壓計(jì)型管測(cè)壓計(jì)11122ghghpAm 流體力學(xué)U型管測(cè)壓計(jì)型管測(cè)壓計(jì)2U型管測(cè)壓計(jì)特點(diǎn)型管測(cè)壓計(jì)特點(diǎn)1122ghghpAm 22gh 流體力學(xué)差壓計(jì)差壓計(jì)113322ghghghppBA 流體力學(xué)傾斜式測(cè)壓計(jì)（微壓計(jì)）傾斜式測(cè)壓計(jì)（微壓計(jì)）通常用來(lái)測(cè)量氣體壓強(qiáng)通常用來(lái)測(cè)量氣體壓強(qiáng)211sinAmpglgh sin1 hl流體力學(xué)等角速轉(zhuǎn)動(dòng)液體平衡等角速轉(zhuǎn)動(dòng)液體平衡非慣性系，相對(duì)靜止問題非慣性系，相對(duì)靜止問題01 pf 相對(duì)靜止平衡微分方程相對(duì)靜止平衡微分方程流體力學(xué)相對(duì)靜止平衡微分方程相對(duì)靜止平衡微分方程 01 pag 010101zp

9、agypaxpazyx 流體力學(xué)等角速轉(zhuǎn)動(dòng)液體的平衡等角速轉(zhuǎn)動(dòng)液體的平衡1 010101zpagypaxpazyx 流體力學(xué)等角速轉(zhuǎn)動(dòng)液體的平衡等角速轉(zhuǎn)動(dòng)液體的平衡2等壓面等壓面Crgz 222 222rgz gdzydyxdxdp 22流體力學(xué)等角速轉(zhuǎn)動(dòng)液體的平衡等角速轉(zhuǎn)動(dòng)液體的平衡3壓強(qiáng)分布?jí)簭?qiáng)分布gdzydyxdxdp 22Cgzrp 2220222pgzrp zgrgpp2220 p0流體力學(xué)2.6 作用在平面上的流體靜壓力作用在平面上的流體靜壓力 X Y y x dA (xc , yc) 11CACAxxdAAyydAA AxdAyI22xxcCIIy A流體力學(xué)作用在平面上的總壓力

10、作用在平面上的總壓力 AghpFC 0 sinCCyh 流體力學(xué)壓力中心（壓力中心（xD，yD）1平行力系對(duì)平行力系對(duì) x 軸的力矩之軸的力矩之和等于合力對(duì)和等于合力對(duì) x 軸的力矩軸的力矩FyydFD 流體力學(xué)壓力中心（壓力中心（xD，yD）2壓力中心壓力中心 yD 0sinsinXCDCCIgyypgyA 表壓壓力中心表壓壓力中心 yDXCDCCIyyy ACDCDhhyy 流體力學(xué)壓力中心（壓力中心（xD，yD）3表壓壓力中心表壓壓力中心 xDFxxdFD xycDCCIxxy A CDxx 流體力學(xué)平面上的流體靜壓力例題平面上的流體靜壓力例題流體力學(xué)平面上的流體靜壓力例題平面上的流體靜

11、壓力例題1FCFgAh N1023. 1441108 . 910623 AyIyyCxCCD 441dIxC 流體力學(xué)平面上的流體靜壓力例題平面上的流體靜壓力例題160sinCChy 24225. 060sin10225. 060sin10 Dy m6366.11 CDyyFM mN1007. 15 流體力學(xué)平面上的流體靜壓力例題平面上的流體靜壓力例題2 AghpFCs AygpgIyyCsxCCD sinsin 流體力學(xué)平面上的流體靜壓力小結(jié)平面上的流體靜壓力小結(jié)計(jì)算中要注意的問題計(jì)算中要注意的問題流體力學(xué)等壓面思考題等壓面思考題一圓桶中盛有水，靜止時(shí)自由面為一圓桶中盛有水，靜止時(shí)自由面為_當(dāng)圓桶以勻角速度繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，自由當(dāng)圓桶以勻角速度繞中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，自由面為面為_。流體力學(xué)平板靜壓力思考題平板靜壓力思考題四種敞口盛水容器的底面積相同，水位高四種敞口盛水容器的底面積相同，水位高相同。容器中水的重量比為（自左向右）相同。容器中水的重量比為（自左向右）9:1:10:2，確定底部所受總壓力，確定底部所受總壓力流體力學(xué)小結(jié)小結(jié)1流體