第二章流体静力学.ppt

* * 第二章 流体静力学 第一节 流体静压力及其特征 第二节 流体压力的测量 第三节 静止液体对壁面的总压力 一、流体静压力 当面积ΔS无限缩小到一点时，静压强 = 在流体力学中称上述压强为流体的静压力，简称压力,单位Pa。 图2-1 分离体 第一节 流体静压力及其特征 = 二、流体静压力的特征 第二特征：静止液体中任意一点的压力值大小 均相等，与作用面的方位无关。 第一特征 静止液体的静压力垂直指向作用面。 三、流体静力学基本方程式 (1)垂直向上的作用与 底面的总压力 (2)垂直向下的作用与 液面上的总压力 = (3)圆柱体的自重 = 此力垂直向下； (4)圆柱体周围受有水平方向的侧向力。 由于两点是任意选取的，故 流体静力学基本方程式 另一种形式 (常数) 式中z---单位重量液体所具有的位能，又称单位位置势能； ---单位重量液体所具有的压能(称单位压能)； ----单位重量液体所具有的势能(液体的总能量)。 四、等压面 等压面有两个特征： 在平衡流体中，压力相等的各点所组成的面，称为等压面。 1.在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所 受的质量力互相垂直。 2.当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为 等压面。 一般情况下我们把液体与气体的分界面称为自由表面。 显然自由表面也是等压面。 例如：如图所示a-b、b-c、c-d不是等压面,只有a-c是等压面。  第二节 流体压力的测量 一、压力的测量基准及单位 绝对压力p: 以绝对真空为测量基准测得的压力。 相对压力pb。以大气压力为基准测得的压力称为相对压力。 也称为：计示压力、表压力。 绝对压力、相对压力的关系如下： 绝对压力、相对压力、真空度的关系如图所示 压力的单位有下列三种表示形式： (1)应力单位:用单位面积上的力表示。单位为Pa或kPa。 (3)大气压力:标准大气压(atm)是在北纬45o海平面上、 温度为15o时测定的大气压数值 (2)液柱高度:常用水柱-(mH2O)和水银高度(mmHg) 表示压力的大小。 大气压力与前两种单位的关系是： 1标准大气压(atm)=101337 Pa=10.33mH2O=760mmHg 1工程大气压(at)=98100 Pa=10mH2O=735mmHg 各种压力单位的换算关系 735.58 10 98066.5 0.9679 750.06 10.197 100000 0.9869 760 10.332 101325 1 mmHg mH2O N/m2 atm 毫米水银柱 米水柱 帕(Pa) 标准大压 二、测压计 1．液柱式测压计 (1)管式测压计 (2)微压计 2.金属测压计与真空测压计 压力表测出的压强 是相对压力，又称 为表压力。习惯上 称只测正压力的表 叫压力表。 另有一种金属真空计，其结构与压力表相似。 当大气压力进入管中时，指针的指示仍为零， 当传递压力介质进入管中时，由于压力小于 大气压力，金属管将发生收缩变形，这时指针 的指示值为真空值。常称这种只测负压的表 为真空表。  第三节 静止液体对壁面的总压力 一、作用在平面上的总压力 式中 --平面形心(c点)的水深 由上式知，作用于受压面上静水总压力等于形心点的 压力与受压面面积的乘积，其方向必然垂直指向受压面。