流体静力学.ppt

流体静力学.ppt第二章流体静力学§§§§§§:根据诸作用力的平衡关系研究流体处于静止或相对静止时的力学规律及其在工程技术上的应用。。、流体静压强的方向沿作用面的内法线方向。2、静止流体中任一点处的静压强大小与其作用面的方位无关。Date2§,其边长分别为dx,dy,dz,坐标的选取如下图。分析x方向的受力平衡情况:作用于微元体上的质量力在x方向的投影为,设六面体形心处的静压强为p,则作用在左面ABCD上的总压力为作用在右面EFGH上的总压力为Date3因此作用在该微元体x方向的表面力为:建立x方向受力平衡关系式上式除以微元体质量,得:同理从y、z方向建立受力平衡关系式有:(1)Date4上式即为静止流体平衡微分方程,也称欧拉平衡微分方程。将(1)中三个方程交叉求导得:(不可压缩均质流体)(2)(2)式表明存在势函数W(x、y、z)满足:Date5将(1)式中三个方程分别乘以dx、dy、dz再相加得:所以:(3)这就是流体平衡压强分布规律的基本微分关系式。由(3)式可以看出静止流体的一些特性:等压面也是等势面。等压面与质量力正交。Date6§、质量力只有重力时静力学基本方程在实际应用中,作用在平衡流体上的质量力常常只有重力,以下就讨论重力场中静止流体的压强分布规律。对静止流体,因:由(3)式有时,将上式积分得:(4)对于静止流体中任意两点,有(5)(4)(5)两式均为不可压缩流体静力学基本方程。Date7其中和均具有长度量纲,表示某点所在的位置距基准面的垂直高度称为位置水头,称为压力水头,称为测压管水头。由静力学基本方程可以看出静止流体中各点位置水头和压力水头可以相互转换,但各点测压管水头相等并为一水平线,如图1、2两点的测压管液位在同一位置高度。Date8二、绝对压强、相对压强、真空值绝对压强:以绝对真空状态的压强为零点计量的压强值。相对压强:以当地大气压作为零点计量的压强值。真空值:以当地大气压作为零点计量的小于大气压的数值。从上面定义可知:绝对压强的数值只可能为正,而相对压强的数值则可正可负。如右图,三者的关系可表达为:Date9§、挡水闸、堤坝、容器和校核管道强度时,会遇到静止流体对固体壁面的总压力计算问题,包括平面壁和曲面壁的总压力计算。一、作用于平面壁上的总压力1、确定总压力的方向:由流体静压强特性知:总压力方向垂直指向受压面。2、确定平面壁上所受的总压力大小:如图,一块任意形状的平板ab斜放在液体中某一位置,首先选取直角坐标系oxy,沿ab取为oy轴,oxy平面与水面的交线取为ox轴。为方便起见,将oxy坐标平面连Date10