二章流體静力学Fluidstatics.PPTVIP

特性1. 流体的静压强必须垂直于其所作用的面 积， 并指向作用面的内法线方向 特性2、某一点上的流体静压强的大小与作用面的方向无关，只与该点的位置有关。即px= py= pz= pn 证明： 在相对静止的流体中取出一个包括O点在内的微元四面体。设:①直角坐标原点与O点重合。 ②微元四面体正交的三个边长分别为dx，dy和dz。 或者说：各点的位置不同，压强可能不同，位置一定，则不论哪个方向大小完全相同 第二节 流体的平衡微分方程 一、推导过程 在处于平衡状态下的流体中任取一微元平行六面体。其边长为dx、dy、dz. 根据平衡的条件，沿x轴的各力之和应等于零，故 第三节 流体的静力学基本方程式(The Governing Pressure-Field Equation in a Static Fluid) 这就是仅处于重力作用下的流体静力学基本方程式。适用条件：平衡状态下不可压缩均质重力流体。 z ——单位重量流体的距基准面的位置高度或位置水头 z ——单位重量流体的位势能 三、讨论与说明 第四节 压强计量基准及压强计量单位 第五节 测量压强的仪器 流体的压强可用液柱高度表示，因此液柱式测压计(manometer)是测量流体压强常用的仪器，其工作液体一般为水、酒精、四氯化碳或水银等。 应用液体平衡原理可以测量流体的压强。所使用的这类仪器叫液压计。 1、测压管(Pressure Tube) 原理： 从玻璃管这一侧来看，如果从点A算 起，管内液柱高度为h，则点A上的压强 2、U型管(the U-shaped tube)测压计 U型管测压计特点： 既可测液体较高的压强，也可测气体较低压强或真空度。 由于 U形管是双管，因毛细管现象产生的读数误差就可抵消，测管可细小而精确。U形管也可测量压差。 3、复合式测压计——两点压强的计算 另一种方法：根据“从一边开始，找等压面，向上减，向下加”的原则进行。 4、单管杯式测压计（杯形压强计） 该液压计是U管压强计的一种变形，U形管的一侧用一个大截面的杯形容器代替，杯的截面积远较玻璃管为大 。 由于利用这种测压计测量压力时只需进行一次读数，因此读数的绝对误差可比U型管测压计减小一半。 5、倾斜微压计----测定微小压强（或压差） 由图h＝lsinα 当测定时α为定值，只需测得倾斜长度l，就可得出压差。 由于l=h／sinα，说明倾斜角度越小，l比h放大的倍数就越大，量测的精度就更高。 由上式还可知，在pg一定时，γ愈小，读数l就越大。因此，工程上常用容重比水更小的液体，例如酒精（纯度96%的酒精，γ=7.944kN／m3）以提高精度。 6、微差压强计(Micromanometer)--（双液柱压强计） 测压时，如p1＞p2，则指示液A在右侧升起，形成一读数h。 由于储液室容积较大，所以液面几乎没有变化。 由于水平面3－4是等压面，即p3=p4， 故：p1+γB（h＋H）=p2+γAh＋γBH 因而 p1-p2=(γA-γB)h ------用于测量微小表压、真空度或压强差 结构如图：压强计U形管的两侧都有容积较大的储液室。管内注入两种互不溶解而重度相近的指示液A、B，其重度分别为γA及γB。 * * * * 第二章 流体静力学 (Fluid statics) 流体静力学-----研究流体在外力作用下的静止平衡规律及其在工程上应用的科学。 流体相对于惯性参考坐标系没有运动时，称为流体处于静止（或平衡）状态。 流体相对于非惯性参考坐标系没有运动时，称为流体处于相对静止（或相对平衡）状态。 流体处于静止或相对静止状态，流层间没有相对滑动，粘性作用表现不出来-------流体静力学为无黏性流体的力学模型。 注：不是流体没有粘性 第一节 流体静压强及其特性 一、流体的静压强定义： 流体的压强(pressure) ：在流体内部或固体壁面所存在的单位 面积上 的法向作用力 流体静压强（static pressure)：流体处于静止状态时的压强。 平均静压强： 压强单位(Units) 国际单位（SI）制：Pa； 工程单位制：Kgf/m2 其它，如大气压（atm）， 1atm=101325Pa 注：研究流体静力学得根本问题就是研究流体静压强问题。 二、流体的静压强特性： 证明：（反证法） 假设：压强p不垂直于它所作用的面积， 则:可以将压力P分解成沿ΔA面的法线方向和切