流体力学2.3(5).ppt

第二章流体静力学
第一节作用在流体上的力
第二节流体的静压力及其特性
第三节流体的平衡微分方程式
第四节重力场中流体静力学基本方程
第五节压力的单位和压力的测量方法
第六节流体的相对平衡
第七节静止流体作用力
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一、重力场中流体静力学基本方程
第四、五节复****br/>2
二、流体静力学基本方程的意义
在静力学基本方程式中,各项都为长度量纲,称为水头(液柱高)。
1、几何意义
——位置水头,以任取水平面为基准面 z=0 ,铅垂向 上为正。
——压强水头,以大气压为基准,用相对压强代入计 算。
——测压管水头。
——在重力场中,平衡流体内各点的测压管水头
相等,测压管水头线是一条水平线。
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压强势能
总势能
位置势能与压强势能可以互相转换,但它们之和——总势能是保持不变的,并可以相互转化。
2、能量意义
流体静力学基本方程的意义
位置势能,
(从基准面 z = 0 算起铅垂向上为正。)
z
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一、压力的单位
1. 应力单位-- Pa(=N/m2), MPa, kgf/cm2
2. 液柱高度--p=p0+γh, h1=p/γ1
常用的液柱高度单位有米水柱(mH2O)、毫米***柱(mmHg)等。不同液柱高度的换算关系:
p=γ1h1=γ2h2,h2=(ρ1/ρ2)h1。
3. 大气压单位
标准大气压
帕(Pa)
巴(bar)
米水柱
毫米
***柱
工程大气压
atm
N/m2
105N/m2
mH2O
mmHg
kgf/cm2
1
101325


760


100000
1






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小结
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二、压力的测量方法
1、测压管
2、U形管测压计
3、差压计
4、微压计
5、金属压力表
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例:如图所示两种液体盛在同一容器中,且ρ1<ρ2,在容器侧壁装了两根测压管,试问图中所标明的测压管中水位对否?
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第六节液体的相对平衡
液体相对平衡,就是指液体质点之间没有相对运动,但盛装液体的容器却对地面上的固定坐标系有相对运动的状态。
原理:达朗伯原理。。这时流体处于惯性
运动状态,流体平衡微分方程仍适用。
基本方程: dp =ρ(Xdx+Ydy+Zdz)
达朗伯原理
M
惯性力
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第六节液体的相对平衡
一、随容器作等加速直线运动液体的相对平衡
问题:求出流体静压力的分布规律和等压面方程。
dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz)
在等压面上dp=0
dp =ρ(Xdx+Ydy+Zdz)
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1. 等压面方程
自由液面是等压面,坐标原点处有y=0,z=0,代入上式有 c=0,故自由液面方程为
坐标为y时自由表面的z坐标
y
z0
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