工程流体力学 静力学 中澳.pptx

流体静力学研究内容：处于平衡状态下的力学规律及在工程中的应用平衡（静止）状态绝对静止（平衡）状态：以地球作为惯性参考坐标系，当流体相对惯性参考坐标系没有运动时的状态。相对静止（平衡）状态：当流体相对惯性参考坐标系有运动，而相对某非惯性参考坐标系没有运动时的状态。流体静力学作用在流体上的力静压力的概念和表示方式流体平衡微分方程 等压面流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式的应用流体的相对平衡静止流体对固体壁面的压力流体静力学作用在流体上的力流体静力学δFnzδFAδAδFτVyx外力： 压力内力： 流体内部的切应力表面力 作用在流体上的力流体静力学dFnzdFAδAdFτVyx法向应力，流体受到的压强作用在流体上的力切向应力，流体受到的摩擦应力流体静力学质量力 作用在流体上的力质量力：作用在流体内部所有流体质点上并与流体的质量成正比的力，又称体积力。例如：重力、惯性力、磁力 单位质量流体的质量力； 单位N/kg流体静力学静压力（强）：静止流体内的压强。静压力的概念和表示方式绝对静止和相对静止流体静力学静压强的两个特性：静压力的概念和表示方式流体静压强的方向与作用面垂直并指向作用面。静止流体中任一点静压强的大小与其作用面的空间方位无关，只是该点坐标的函数，即同一点上各方向的静压强均相等。流体静力学F特性1的证明静压力的概念和表示方式 流体中任意点所受的力均可分为切向应力和法向应力。当流体处于静止， ， 故切应力 ，所以，只存在法向应力。 因为静止，故只存在压力。若流体受拉力作用，要发生运动 若作用力不垂直，则可以分解成法向和切向应力，不能满足平衡状态的要求。流体静力学特性2的证明同一点上各方向的静压强均相等。静压力的概念和表示方式 p1 p2A p3流体静力学讨 论静压力的概念和表示方式 只要流体内部无切应力存在，无论流体是处于静止还是流动状态，流体内任意点的压强大小都与其作用面的方位无关，只是空间点位置的函数。 该结论无论是对绝对静止、相对静止的流体，还是对于流动的理想流体 (流体质点间可能有相对运动）都成立。 对于粘性流体，如果流体质点间存在相对运动，则流体中就会产生切应力，此时流体中一点的法向应力（相应于静止流体中的压强）在不同方向的大小可能不相同。流体静力学压力的表示方法静压力的概念和表示方式绝对压力 p ： 以绝对真空为基点计算的压力值。相对压力 pg ： 以当地大气压为基点计算的压力值。真空压力 pv ： 大气压力与绝对压力的差值。真空度 Hv ： 真空值与当地大气压比值的百分数。流体静力学压力的单位静压力的概念和表示方式国际单位 帕斯卡 Pa 液柱高度：毫米汞柱或水柱大气压： 标准大气压atm，工程大气压at1atm=101325Pa=760mmHg=10.33mH20流体静力学静压力的概念和表示方式流体静力学fypfxdyfzydzdxx z 流体平衡微分方程流体 平衡微分方程 等压面 微元体在x，y，z三个方向上均不发生移动的条件，是微元体上的表面力和质量力在三个方向上的合力均为零。不可压缩流体达到真正静止的限制条件是：单位质量力有势流体静力学不可压缩流体平衡微分方程流体 平衡微分方程 等压面流体静力学等压面流体 平衡微分方程 等压面等压面：压强相等的点组成的面 作用在静止流体中任一点的质量力必垂直于通过该点的等压面。重力场中，任何均质的静止流体的水平面都是等压面。流体静力学1流体静力学基本方程式自由面22z21z13静力学基本方程适用于只有重量作用下的处于平衡状态的不可压均质流体，对非均质流体是不适用的。 流体静力学已知：油相对密度为0.68,　水层高0.09 m， 油层高 0.5 m 流体静力学基本方程式求：油水界面和油箱底部相对压强。解：油水界面压强　用表压强表示油箱底部表压强流体静力学绝对真空zbhpp0 azp,Gx物理意义流体静力学基本方程式z： 单位重量流体的比位能：单位重量流体的压力能，比压能 总比能 在重力作用下，同种、连通、静止的液体中，各点对同一基准面的比位能与比压能之间可以互相转换，但各点的总比能都相等，为一常数。流体静力学几何意义 z： 单位重量流体的位置高度，或位置能头单位重量流体的绝对压力高度，绝对压力能头 绝对真空位置水头p0 静水头压强水头HH21z1z2流体静力学基本方程式Hg：测压管能头流体静力学基本方程的意义在不可压静止流体中，任意点单位重量流体的总势能保持不变。或者，对某一基准线，任意点静水头的连线为一水平线。 流体静力学 连通器流体静力学基本方程式应用液面以下互相连通的两个或几个容器。同种液体，自由液面上压力相等：　液面高度相等。1同种液体，自由液面上压力不同：　存在液面高度差。2不同液体，自由液面上压力相等：　液柱高度与流体密度成反比3流体