第八章 流体性质和流体静力学基础.ppt

流体力学是以理论分析与实践相结合的方法，研究流体平衡和运动的规律，并运用这些规律解决实际工程问题的学科。 流体力学包括流体静力学和流体动力学两部分。流体静力学是研究流体在静止状态下的力学规律以及这些规律在工程上的应用；流体动力学则是研究流体的运动规律及应用 。 本篇主要讲述：流体的性质和流体静力学基础知识，一元流体动力学基础知识，流动阻力和能量损失以及管路计算。 第一节 流体的主要力学性质 一、流体及其基本特性 1. 什么是流体 ? ——在任何微小剪切力的持续作用下，能够产生连续变形的物质称为流体 。 流体特性: 流动性 流体包括气体和液体 气体: 可压缩流体 液体: 不可压缩流体 2. 流体与固体 3. 液体与气体 二、 流体连续性假定 认为流体是由彼此之间没有间隙的无数流体微 团（又称为流体质点）所组成，是一个内部没有间 隙的连续体。 它使得流体一切的力学性质都可以被看为变量 的连续函数，因而在解决流体力学实际问题时，就 能用连续函数这一有力的数学工具去分析和研究。 3. 表面张力特性 第二节 流体静力学基础 一、流体静压力及其特性 1. 流体静压力 ——是指流体单位面积上承受的垂直于该表面的力。 流体静压力有别于热力学中的压力概念。流体即便在静 止的时候也承受着流体其它部分施加的压力。 2.流体静压力的基本特性 （1）流体静压力的方向总是与作用面相垂直， 并指向作用面。 （2）在静止流体中，任意一点压力值的大小 与作用面的方向无关，只与该点的位置有关。 二、 流体静力学基本方程 1.流体静力学基本方程式推导 三、 流体静力学基本方程式的应用 1.连通器与等压面 例8-4 如图8-10，液体1和液体3的密度相等，?1g??3g?8.14 kN/m3，液体2的?2g?133.3kN/m3。已知：h1?16cm，h2?8cm，h3?12cm。（1）当pB?68950Pa时，pA等于多少?（2）当pA?137900Pa时，且大气压力计的读数为95976Pa时，求B点的表压力为多少? 解题步骤： ① 选择正确的等压面。选择等压面是解决问题的关键， 根据等压面的条件，选择包含已知条件和未知量的符合 条件的水平面为等压面，一般选在两种液体的分界面或 气液分界面上。 ② 根据具体情况，列出每个等压面的压力表达式，从而 把等压面压力与已知点压力、未知点压力联系起来。 ③ 令等压面压力相等，得到求解未知点压力的方程式。 ④ 解此方程计算未知压力。注意单位的换算。 2. 液柱式测压计 例8-5 对于压力较高的密封容器，为了增加量程，可以采用复式水银压差计，如图8-15所示。已知测压管中各液面的相对高度为h12?1.3m，h34?0.8m，h54?1.7m。压差计内的指示液为水银，其密度为13600kg/m3。试求容器水面上的表压力。水的密度为1000 kg/m3。 （2）U形管压差计 压差计是用来测量流体两点间压力差的仪器，常用U形 玻璃管制成，只是两端均需接到被测流体A、B两处，按U 形管中指示液的高度差可计算出A、B两处的压力差。 U形管压差计 当A、B两处压差较小，可用倒U形管压差计 来测量。倒U形管压差计的指示液密度比被测流 体密度要小。 例8-5 （3）倾斜式微压计 在测定较小压力（或压差）时，为了提高测量精度， 可以采用斜式微压计，如图8-14所示。微压计一般用于测 量气体压力，测量时容器A要与被测点处相连，测压管B 与水平方向夹角为?。 改变倾角?或测量介质密度?，可以提高测量精度 * 第二篇 流 体 力 学 第八章流体性质和流体静力学基础 学习导引 本章主要内容分为两大部分：第一部分阐述了流体的力学定义及流体的基本特性，引入了流体连续性假定，分析了流体的主要力学性质，最后简单介绍了作用于流体上的力；第二部分主要分析了流体处于静止状态时，其内部压力的分布规律及特性，进而推导出了流体静力学基本方程，并举例分析了流体静力学基本方程的工程应用。 学习要求 本章的重点是流体的主要力学性质和流体静力学基本方程， 通过学习应达到以下要求： 理解流体的概念和基本特性，了解流体连续性假定。 掌握流体的主要力学性质，了解表面力和质量力的概念。 理解流体静压力的基本概念和基本特性。 掌握流体静力学基本方程，理解连通器与等压面的概念和特性，能熟练运用流体静力学