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第二章 流体静力学 §1 静压强及其特性 §2 流体静力学平衡方程 §3 流体压力与测量 §4 作用在平面上的静压力 §5 作用在曲面上的静压力 §6 物体在流体中的潜浮原理 §1 静压强及其特性 §1 静压强及其特性 §1 静压强及其特性 特性一(方向) 静压力沿着作用面的内法线方向，即垂直地指向作用面。 §2 流体静力学平衡方程 §2 流体静力学平衡方程 §2 流体静力学平衡方程 §2 流体静力学平衡方程 §2 流体静力学平衡方程 §2 流体静力学平衡方程 §3 静压力与静压力测量 §3 静压力与压力测量 * 流体静力学 流体静力学主要研究流体在外力作用下保持静力平衡的规律。 所谓静止是一个相对概念，若流体随容器一起运动，但相对容器没有运动，则对于固定在容器上的参考坐标系来说，容器中的流体是静止的，我们称此种情况下的流体处于相对静止或相对平衡状态 压强与压力 在静止流体中，不存在切应力。因此，流体中的表面力就是沿受力面法线方向的正压力或法向力。就是流体单位面积上所受到的垂直于该表面的力， 即物理学中的压强，称为流体静压力， 常用的压力单位有：帕(Pa)、巴(bar)、标准大气压(atm)、毫米汞柱(mmHg)、米水柱(mH2O) 。 静压力的单位非常的小，所以在工程实际中常用的单位是kPa(103Pa）或MPa(106Pa) 静压力垂直于作用面 特性二(大小) 静止流体中任何一点上各个方向的静压力大小相等，与作用方向无关。只与空间位置有关 压力特性 图2－2 静压力特性二 z x y py px pn pz o A B dy dx dz §1 静压强及其特性 §2 流体静力学平衡方程 §3 压力测量 §4 作用在平面上的静压力 §5 作用在曲面上的静压力 §6 物体在流体中的潜浮原理 第二章 流体静力学 下式即为欧拉平衡方程，又称为流体静力学平衡方程 它表征了单位质量流体在质量力和表面力共同作用下的平衡条件，包含定密度与变密度。 无论平衡流体受的质量力是哪种类型，流体是否压缩，有无粘性，该方程都普遍适用 定密度 流体静力学平衡方程 变密度 同理 方程推导 图2－3 六面体受力分析 x y z dx dy dz o A· ·A2 A1· p1 p2 1. 等压面即等势面 2. 通过任一点的等压面必与该点所受质量力垂直 3. 两种互不相混流体处于平衡状态时，其分界面必为等压面 等势面与等压面 重力势函数：U=U(x,y,z)： 相加 等压面 压力等压面： 公式推导 等势面 水头，位置水头，压力水头 图2－5 敞口容器中的水头 0 ·1 2· z1 z2 0 pa 0 ·1 2· z1 p0 pa z2 0 图7－6 密闭容器中的水头 则测压管到基准面高度由z和p/ρg 组成，z 表示该点位置到基准面的高度，p/ρg 表示该点压力折算的液柱高度。 在流体力学中，约定俗成地将高度称为“水头”，z 称为位置水头，p/ρg称为压力水头，而z＋p/ρg 称为测压管水头。 重力势能，压力势能(弹性势能) 图2－5 敞口容器中的水头 0 ·1 2· z1 z2 0 pa 0 ·1 2· z1 p0 pa z2 0 图7－6 密闭容器中的水头 质量为m 的流体处在z 高度时，所具有的位置势能为mgz，那么单位重力流体所具有的位置势能为 力学中能够相加的两项应该具有相同的物理意义，所以p/ρg也应是单位重量流体所具有的某种能量。压力同重力一样，也具有潜在的做功能力。 z h o ·A p0 图2－7 流体静力学基本公式 定密度流体特性 1. 重力作用下的均质流体内部的静压力，与深度h呈线性关系，因此，水坝都设计成上窄下宽的形状； 2. 静止流体内部任意点的静压力由液面上的静压力p0与液柱所形成的静压力ρgh两部分组成，深度h 相同的点静压力相等； 3. 静止流体边界上压力的变化将均匀地传递到流体中的每一点，这就是著名的帕斯卡定律。 绝对压力，相对压力（表压，真空度） 绝对压力：绝对压力以物理真空为零点的标准计量。 相对压力：以当地大气压力为零点的标准计量。 表压： 工程中绝对压力的数值可以大于当地大气压力，也可以小于当地大气压力。因此，相对压力便有了正负之分。当绝对压力大于当地大气压力时，相对压力大于零，称为表压 ，之所以称之为表压是因为压力表所显示的压力就是这个压力 。 真空度： 当绝对压力小于当地大气压力时