流体力学泵与风机-第2章流体静力学资料.ppt

流体力学 一、等加速水平运动容器中液体的相对平衡 容器以等加速度a向右作水平直线运动 质量力 g f a h zs z ? ? p0 o z a x m 1. 静压强分布规律 得： 利用边界条件： 自由液面： 等压面方程： 等压面是一簇平行的斜面： 也可用水深来表示压强分布规律： h－任一点距离自由液面的淹没水深 流体力学 2.与绝对静止情况比较 （2）压强分布 （1）等压面 绝对静止： 相对静止： 绝对静止： 相对静止： 水平面 斜面 h－任一点距离自由液面的淹深 g f a h zs z ? ? p0 o z a x m 流体力学 二、等角速旋转容器中液体的相对平衡 质量力： 容器以等角速度ω旋转 z ? z s h z m p 0 o o ? y ?2y ?2r ?2x x x y r y 1.等压面方程 积分 等压面是一簇绕z轴的旋转抛物面。 自由液面： 流体力学 2. 静压强分布规律 积分 得： 利用边界条件： z ? z s h z m p 0 o o ? y ?2y ?2r ?2x x x y r y 流体力学 3.与绝对静止情况比较 （2）压强分布 （1）等压面 绝对静止： 相对静止： 绝对静止： 相对静止： 水平面 旋转抛物面 h－任一点距离自由液面的淹深 z ? z s h z m p 0 o o ? y ?2y ?2r ?2x x x y r y 流体力学 例1： 图所示为盛满液体的容器顶盖中心处开口，当容器以等角速度?绕垂直轴z旋转时，液体借离心力向外甩，但是受顶盖限制，液面不能形成抛物面，液体内各点的压强分布符合下式，即 z 0 R B pa ? 常数C，可利用r=0，z=0，p=0确定，即C=0。故 流体力学 z 0 R B pa ? 故作用于顶盖上（z=0）各点的压力仍按抛物面分布，如图箭头所示 边缘B处 作用于顶盖上的总压力 可知?越大，则边缘处压力越大，离心铸造就是依据此原理，即通过离心铸造机的高速旋转而增大铸模外缘处液态金属的压力，从而得到较密实的铸件。 流体力学 利用r=R，z=0时，p=0，以确定常数C, 即 o R B pa z ? D C ? A 例2：如图所示，盛满液体的容器顶盖边缘处开口，当其旋转时，液体借离心惯性力而向外甩，但当液体刚要甩出容器时，在容器内部即产生真空，紧紧吸住液体，以致液体跑不出去。流体内各点的压强分布符合下式，即 流体力学 故作用于顶盖上（z=0）各点压力仍按抛物面分布，如图箭头所示，o点处（r=0,z=0）的真空度为 o R B pa z ? D C ? A 压强分布为: z=0时 由上式可知，?越大则o点处的真空越大，离心式水泵和离心式风机就是根据此原理设计的，当叶轮旋转时，在叶轮中心处形成真空，流体被吸入，又借离心力将流体甩向外缘，增大压力后输送出去。 作业：2-43，45，48 流体力学 §2.5 液柱测压计 液柱式测压计虽然种类样式很多，但均是根据流体静力学基本原理, 利用液柱高度来测量压强（差）的仪器, 下面举例加以说明。 流体力学 一、测压管 测压管是一根直径均匀的玻璃管，直接连在需要测量压强的容器上，以流体静力学基本方程式为理论依据。 表压(相对压强) 真空度 优点：结构简单 缺点：只能测量较小的压强 流体力学 二、U形管水银测压计 优点：可以测量较大的压强 流体力学 图 U形管测压 流体力学 三、U形管压差计 等压面 测量同一容器两个不同位置的压差或不同容器的压强差。 流体力学 四、倾斜微压计 0 p h1 h2 Θ pa s L A ρ 1 2 0 图 倾斜微压计 倾斜微压计常数 流体力学 例：在管道M上装一复式U形水银 测压计，已知测压计上各液面及 A点的标高为：?1=1.8m， ?2=0.6m，?3=2.0m，?4=1.0m， ?A=?5=1.5m。试确定管中A点压强。 解： 流体力学 4 3 ?1 2 B A 1 ?2 例：水银 密度为 ?2 , 酒精密度为?1 如果水银面的高度读数为 z1 , z2 , z3 , z4 求: 气压差 (PA-PB)=? 解: 界面2的压强 PA- ?2 g(z2-z1) 界面3的压强 PA- ?2 g(z2-z1)+ ?1 g(z2-z3) 界面4的压强 PA- ?2 g(z2-z1)+ ?1 g(z2-z3)- ?2 g(z4-z3)=PB 界面1的压强 PA PA-PB= ?2 g(z2-z1+z4-z3) - ?1 g(z2-z3) 作业：2-6，9，11，14，19，23 流体力学 §2.6 平面上的总压力计算 压强分布图 绘在受压面上