流體力學(xué)-流體靜力學(xué)

第二章流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)絕對靜止相對靜止靜止流體質(zhì)點(diǎn)間不存在相對運(yùn)動流體在外力作用下的平衡規(guī)律

基礎(chǔ)知識作用在流體上的力，不可壓縮流體流體靜力學(xué)概述一、流體靜壓強(qiáng)特性二、重力場中流體靜壓強(qiáng)的分布三、作用在壁面上的流體靜壓力靜止流體平衡微分方程、壓強(qiáng)測量流體靜壓強(qiáng)的特性1流體靜壓強(qiáng)流體靜壓強(qiáng)的方向垂直于作用面，并指向流體內(nèi)部ppx流體靜壓強(qiáng)的特性2靜止流體任意點(diǎn)處靜壓強(qiáng)的大小與其作用面方位無關(guān)，只是作用點(diǎn)位置的函數(shù)pnpypz質(zhì)量力表面力流體靜壓強(qiáng)的特性3pxpnpypz表面力所受合力為零理想流體中壓強(qiáng)的特性？理想流體壓強(qiáng)靜止流體平衡微分方程1xyzxyzO(p)質(zhì)量力表面力靜止流體平衡微分方程2六面體微元所受的表面力合力壓強(qiáng)梯度靜止流體平衡微分方程3靜止流體受力平衡靜止流體平衡方程－歐拉平衡方程靜止流體中壓強(qiáng)的變化由質(zhì)量力引起靜止流體平衡方程－歐拉平衡方程流體平衡的微分方程式4力勢函數(shù)=常數(shù)力勢函數(shù)W(x,y,z)等壓面等壓面微分方程等壓面處處與質(zhì)量力合力垂直等壓面即為等勢面2.3重力場中靜止流體壓強(qiáng)分布條件連通的靜止流體，只在z向有重力作用，z正方向垂直向上方程壓強(qiáng)只是z的函數(shù)，z方向壓強(qiáng)梯度為負(fù)不可壓縮流體壓強(qiáng)分布均質(zhì)不可壓縮流體=constz2與自由面等高不可壓縮流體壓強(qiáng)分布密度為，高度為h的一段液柱的重量公式的意義在鉛垂方向，壓強(qiáng)與淹深成線性關(guān)系水平方向，壓強(qiáng)為常數(shù)幾何意義和能量意義1同一種靜止流體中任意點(diǎn)的z+p/

總是常數(shù)幾何意義位勢頭或位置水頭幾何意義和能量意義2測壓管高度或壓強(qiáng)水頭流體中某點(diǎn)在壓強(qiáng)作用下流體沿測壓管上升的高度測壓管水頭或水靜能頭H測壓管內(nèi)液面相對于基準(zhǔn)面的高度幾何意義和能量意義2同一種靜止流體中各點(diǎn)水靜能頭均相等測壓管靜水頭線連接各點(diǎn)測壓管水頭的液面線為水平

直線幾何意義和能量意義4能量意義單位重量流體的位置勢能單位重量流體的壓強(qiáng)勢能單位重量流體的總勢能同種靜止流體中各點(diǎn)的總勢能相等帕斯卡原理充滿液體的連通器內(nèi)，一點(diǎn)的壓強(qiáng)變化可瞬時間傳遞到整個連通器內(nèi)可壓縮流體壓強(qiáng)分布密度隨壓強(qiáng)變化，需給出壓強(qiáng)、密度的關(guān)系氣體、等溫過程基本方程可壓縮流體壓強(qiáng)分布－例題例：計算大洋深處壓強(qiáng)，需計及海水的可壓縮性假設(shè)海水的體積彈性模量為常數(shù)，試推導(dǎo)壓強(qiáng)和深度間的關(guān)系。解：由可壓縮流體壓強(qiáng)分布－例題將代入2.4壓強(qiáng)測量基準(zhǔn)絕對真空當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)絕對壓強(qiáng)p計示壓強(qiáng)（表壓）pm真空壓強(qiáng)pv絕對壓強(qiáng)、表壓、真空壓強(qiáng)絕對壓強(qiáng)總為正表壓有正有負(fù)表壓為負(fù)，取其絕對值，為真空壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)的測量大氣壓強(qiáng)隨當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度，海拔高度及季節(jié)時間的不同而不同。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.013105Pa壓強(qiáng)的單位國際單位制：。工程單位制：大氣壓(at、atm),巴(bar),液柱高度。1atm=1.013105Pa=760mm(Hg)=10.33m(H2O)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1at=1kgf/cm2=0.981105Pa=10m(H2O)工程大氣壓液柱式測壓計機(jī)械式電測式液柱式測量壓強(qiáng)的儀表。按原理可分為：單管測壓計被測壓強(qiáng)不能太大只能測量液體壓強(qiáng)被測壓強(qiáng)必須高于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)單管測壓計特點(diǎn)U型管測壓計1作等壓面被測點(diǎn)相界面等高的兩點(diǎn)必須在連通的同一種液體中沿液柱向上，壓強(qiáng)減小液柱向下，壓強(qiáng)增大U型管測壓計2U型管測壓計特點(diǎn)測量范圍較大可測量氣體壓強(qiáng)可測量真空壓強(qiáng)指示液不能與被測液體摻混差壓計傾斜式測壓計（微壓計）通常用來測量氣體壓強(qiáng)傾斜管放大了測量距離，提高了測量精度等角速轉(zhuǎn)動液體平衡非慣性系，相對靜止問題流體相對于運(yùn)動坐標(biāo)系靜止，質(zhì)點(diǎn)間無相對運(yùn)動，流體與器壁間也無相對運(yùn)動相對靜止平衡微分方程相對靜止平衡微分方程取z軸垂直向上，其分量形式為等角速轉(zhuǎn)動液體的平衡1zaraxyxayθ等角速轉(zhuǎn)動液體的平衡2等壓面一族旋轉(zhuǎn)拋物面自由面z=0,r=0等角速轉(zhuǎn)動液體的平衡3壓強(qiáng)分布設(shè)自由面壓強(qiáng)為p0p0淹深h2.6作用在平面上的流體靜壓力均質(zhì)平板形心

A對x軸的慣性矩慣性矩移軸定理Ixc為A對通過形心并與x軸平行的軸的慣性矩作用在平面上的總壓力形心淹深壓力中心（xD，yD）1平行力系對x軸的力矩之和等于合力對x軸的力矩壓力中心（xD，yD）2壓力中心yD表壓壓力中心yDp0=pa壓力中心總是位于形心之下壓力中心（xD，yD）3表壓壓力中心xD面積相對于通過形心的某一軸對稱時平面上的流體靜壓力－例題例：水箱傾斜壁面上有一直徑為4m的圓型閘門該閘門可以圍繞通過圓心的水平軸旋轉(zhuǎn)，軸位于水面以下10m處。求：1)閘門所受總壓力2)為使閘門不旋轉(zhuǎn)需施加的力矩大小設(shè)水密度=1000kg/m3，壁面傾斜角為60o平面上的流體靜壓力－例題1解：1)閘門所受總壓力F壓力中心位于OO’上由平面上的流體靜壓力－例題12)求力矩平面上的流體靜壓力－例題2例：如果假設(shè)水箱是封閉的，自由液面上壓力ps=50kPa(表壓)，其他條件幾何尺寸均和上例相同，試重新求解上題。(1)閘門所受總壓力(2)壓力中心平面上的流體靜壓力－小結(jié)計算中要注意的問題代公式時坐標(biāo)軸的選取形心淹深hC

，形心在y方向的位置yC

的確定兩種公式的適用范圍慣性矩的求解，注意x，y軸的選取等壓面思考題一圓桶中盛有水，靜止時自由面為______當(dāng)圓桶以勻角速度繞中心軸旋轉(zhuǎn)時，自由面為_______。A、斜面B、曲面C、水平面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A、9:1:10:2B、相同C、與形狀有關(guān)小結(jié)1流體靜壓強(qiáng)的特性垂直于作用面，指向流體內(nèi)部大小與作用面方位無關(guān)，只是作用點(diǎn)位置的函數(shù)絕對壓強(qiáng)、計示壓強(qiáng)、真空壓強(qiáng)基準(zhǔn)不同小結(jié)