流体力学张国强吴家鸣第02章CMP课件教学.pptVIP

对 曲 面 的 作 用 力 图2-10 静止流体对曲面的作用力 2.5 静止流体对物面的作用力 总压力垂直分量计算 由 dFz = dFcos(n, k) = (p0 + rgh)cos(n, k)dS Az是曲面在水平面的正投影面积。上式最右端的积分项就是曲面、过曲面周线的垂直面、以及自由表面所包围的流体的体积。 2.5.3 浮力及浮体的稳定性 浮力是流体作用于物体的垂直向上的力。先讨论完全沉浸于流体且悬浮在其中的物体，这时物体总压力的两水平分量均为零，垂直分量为 2.5 静止流体对物面的作用力 积分得 流 体 的 平 衡 上式表示浮力的大小就等于沉浸物体的体积所排开的流体重量。以上讨论的其实是物体平均密度和流体密度相等的情况，此时物体可“潜入”液体中任何位置而保持平衡，称之为潜体。 当物体平均密度大于流体密度时，它在流体中将下沉，称之为沉体；当物体平均密度小于流体密度时，它在流体中将上浮，称之为浮体。 不难证明浮体受到的浮力计算式与潜体的相同，即一个潜体或浮体受到的浮力——或者说减轻的重量——就等于它浸入于液体中的体积所排开的液重，这就是著名的阿基米德原理。 浮体的稳定性是指浮体受到外部力和/或力矩作用而偏离初始平衡位置、并在外部作用撤离后恢复到初始平衡位置的能力。 浮力及浮体的稳定性 2.5 静止流体对物面的作用力 取决于其重心和浮心的相对位置，浮体可有三种平衡状态，即(如图2-12所示) 1) 稳定平衡 2) 不稳定平衡 3) 随遇平衡 图2-12 浮体的稳定性 2.5 静止流体对物面的作用力 浮力及浮体的稳定性 第 2 章 流体的平衡 2.1 流体静力平衡和静压强 2.2 流体静力平衡方程 2.3 重力作用下静止流体的压强分布 2.4 流体静压强的计量和测量 2.5 静止流体对物面的作用力 2.6 非惯性坐标系中流体的平衡 2.6.1 等加速度直线运动流体的相对平衡 2.6.2 等角速旋转流体的相对平衡 流 体 力 学 2.6 非惯性坐标系中流体的平衡 容器内流体随容器一起相对于地球运动时，若流体各部分之间以及流体与容器之间没有相对运动，则只要把坐标系固定在容器上，流体对此坐标系就处于平衡状态。尽管流体在运动且具有加速度，但流体质点间因无相对运动而不存在内摩擦力，流体整体就像固体一样运动。根据达朗贝尔原理，把惯性力加于运动流体后就可将其作为静止状态处理。 2.6.1 等加速直线运动容器中流体的相对平衡 设盛有液体的长方体容器及其中液体沿水平面作等加速直线运动，加速度为a。取坐标系如图2-13所示，即坐标原点在容器的左下角，x坐标轴沿加速度方向，z坐标轴垂直向上。 流 体 的 平 衡 图2-13 作匀加速直线运动流体的受力 等 加 速 直 线 运 动 流 体 的 平 衡 2.6 非惯性坐标系中流体的平衡 静压分布 作用于流体质点A上的质量力包括重力和直线加速度惯性力，它们必须与作用于流体质点的静压力平衡。 单位质量流体受到的质量力为 fx = -a， fy = 0， fx = -g 将它们代入压差方程并积分，得静压分布为 等压面 令上式左端为常数并整理，就得等压面方程，即 ax + gz = b 它代表一簇平行的斜面，斜面的后倾角为 2.6 非惯性坐标系中流体的平衡 等 加 速 直 线 运 动 流 体 的 平 衡 2.6.2 等角速旋转容器中流体的相对平衡 取坐标系如图2-14所示，分析方法同上。 静压分布 单位质量流体受到的质量力为 fx = w2x， fy = w2y， fx = -g 将它们代入压差方程并积分，得静压分布为 流 体 的 平 衡 等压面 令上式左端为常数并整理，就得等压面方程，即 它代表一簇旋转抛物面。 2.6 非惯性坐标系中流体的平衡 图2-14 作等角速旋转运动流体的受力 等 角 速 旋 转 流 体 的 平 衡 2.6 非惯性坐标系中流体的平衡 在线教务辅导网： 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网 * * 第 2 章 流体的平衡 2.1 流体静压强 2.2 流体静力平衡方程 2.3 重力作用下静止流体的压强分布 2.4 流体静压强的计量和测量 2.5 静止流体对物面的作用力 2.6 非惯性坐标系中流体的平衡 流 体 力 学 2.1 流体静压强 流体静压强是指惯性系中静止流体的压强，是反映静止流体力学性质的一个最主要参数，静压(强)在流体某一面积上