[工学]3第二章 流体静力学.ppt

第二章 流体静力学 流体静力学：研究流体静止时的力学规律。 主要研究内容：研究静止流体的压强分布以及静止流体对物体表面的作用力。 意义：流体静力学在工程中有着广泛的应用，设计挡水建筑物、水工结构、高压容器时。都要应用流体静力学的基本原理。 静止流体受力情况比较简单，但其分析也同样使用严格的阿力学分析方法，掌握好这些分析方法，可为学习流体动力学打下良好的基础。 第二章 流体静力学 教学的目的和要求：理解静水压强的特性，理解液体平衡微分方程，压强的表示方法、压强的计量单位、液体的相对平衡；掌握水静力学的基本方程，掌握液柱式测压计的基本原理，掌握并能熟练计算作用在平面、曲面上的静水总压力。 第二章 流体静力学 主要内容： 1. 静止流体中应力的特性。 2. 流体平衡微分方程、等压面。 3. 重力场中液体静压强的分布。绝对压强、相 对压强、真空度、测压管水头。 4. 液体作用在平面上的总压力。压力中心。 压强分布图法。 5. 液体作用在曲面上的总压力。压力体。 6. 浮力。浮体的平衡。 第二章 流体静力学 重点：静水压强的特性、液体平衡微分方程、液体的相对平衡、水静力学的基本方程、液柱式测压计、作用在平面、曲面上的静水总压力。 难点：液体平衡微分方程、液体的相对平衡、差压计、作用在平面、曲面上的静水总压力。 第二章 流体静力学 思考题 2-1 流体静压力有哪些特性？如何证明？ 2-2 试述流体平衡微分方程式的推导步骤，其物理意义和适用范围　 　　　是什么？ 2-3 什么样的函数称为力势函数？力势函数与压力全微分有什么关系？ 2-4 等压面及其特性如何？ 2-5 静力学基本方程说明哪些问题？它的使用条件是什么？ 2-6 绝对压、表压和真空度的意义及其间的相互关系如何？ 2-7 何谓相对静止流体？分析的方法如何？它们和静止流体有什么 　　　共性？ 2-8 如何确定平面、曲面上液体总压力大小、方向、作用点，它们 　　　之间有什么共性和特性？ 2-9 何谓压力中心？何谓压力体？确定压力体的方法步骤如何？ 2-10 怎样确定潜体和浮体所受浮力的大小和作用点？潜体和浮体 　　　的平衡条件是什么？ 例题：2－1 P17 一个圆柱形桶，高度为h，底面直径为d，桶内盛有1/3体积的油，2/3体积的水。若讲此桶以等角速度ω绕其轴线旋转，试求当ω达到多大值时，桶内的油全部抛出桶外？ 例题：2－2 P17（自己看明白）。 一内盛液体的U形开口玻璃管绕一条立轴旋转。两支立管到旋转轴的距离分别R1、R2，测得两支立管得液柱高度分别为h1、h2，试求旋转角速度ω。 小测？ 1 写出静止流体压强的两个特点？ 2 在流场中取一六面体（流体微团），试分析其受力？并写成欧拉平衡微分方程。 3 写成压强的全微分表达式。何为等压面？写出重力流场中的等压面方程？ 4 流体静力学的两种基本守恒式：机械能守恒形式和总水头守恒式。 本章 作业 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.21 2.24 [例2.5.2A] 圆形平壁总压力 o2 点位于油面上方 | p 0 2 | / ρ处 (2)当 p0 2 = -2 kPa 时 p c2 = p 0 2+ρg h = -2 + 9.42 = 7.42 (kPa) F2=pc 2 A= 7.42×0.503 = 3.73 (kPa) 圆板 rξ2 = d 2 /16 =0.82/16=0.04 m2，偏心距为 例 蓄水池水深h=3m, 大气压pa=1 at, 求水池底部的相对压强 p 及绝对压强 pabs 解: pabs = po+ ?gh =pa+ ?gh=98000+9.8?1000?3=127.4(kpa) =98+9.8?1?3=127.4(kPa) p=pabs- pa=127.4 – 98.0 = 29.4(kpa) C2 流体静力学 2.3　液体压强的测量 例 虹吸管内最低绝对压强为45kPa, 及pa=1at, 试求虹吸管内的 最大真空值 pv 和最大真空度 hv=? 解: pv=pa-pabs=98-45=53(kpa) hv=pv/ ?g=53/(9.8?1)=5.41(m) C2 流体静力学 2.3　液体压强的测量 po ? ?z 2 1 例 已知 ? = 800kg/m3, p1 =64 kPa, p2=79.68kPa 求 ?z=?