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《流体力学泵与风机》电子教案 单元1 流体静力学 教学基本要求 1. 明确流体力学课程的性质和任务，了解流体力学基本概念。 2. 掌握静水压强基本公式和物理意义，会用基本公式进行静水压强计算，等压面确定，静水压强的测量。 学习重点和难点 1. 静水压强的表示与计算。 2. 压差计中等压面确定。 一、基本概念 流体的密度与容重 （ ? = ? g ） 常见流体的密度： 水——1000 kg/m3 空气——1.23 kg/m3 水银——136000 kg/m3 流体的比容 m3/kg 流体的压缩性、膨胀性 可压缩流体与不可压缩流体。 流体的粘滞性 流体内部各流体微团之间发生相对运动时，流体内部会产生摩擦力（即粘性力）的性质。 粘度（见教科书第一章表） 汽化压强（或汽化压力） 作用在流体表面上的力 二、流体静压强 流体的静压强定义 流体处于绝对静止或相对静止时的压强 流体静压强的两个特性 方向性：流体静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向（原因：静止流体不能承受剪力和拉力） 大小性：流体静压力与作用面在空间的方位无关，仅是该点坐标的函数。即：任意一点所受各方向的流体静压强大小相等，与作用面的方位无关。 流体静压强的计算 应用： 1.静止的水面、湖面、池面为等压面； 2.液体容器，测压管、锅炉等上部的气体空间，我们就认为各点的压强是相等的； 3.帕斯卡定律在水压机，液压传动，气动阀门，水力闸门等水力机械中得到广泛应用。 1.判断下列点的压强大小 2.几何意义 流体静力学基本方程中的各项都具有长度的量纲，可用几何高度来表示它的意义。在流体力学中常用水头来表示一个高度。Z称为位置水头， 称为压强水头，两水头相加称为测压管水头，它表示测压管水面相对于某基准面的高度。 表示同一静止液体中，所有各点的测压管水头都相等。 * * 库仑实验(1784) (1) 动力粘度 (2) 运动粘度 (3) 粘度的影响因素 1）温度对流体粘度的影响很大 2）压力对流体粘度的影响不大， 一般忽略不计 温度 流体的主要力学模型 流体的连续介质模型 不可压缩性流体模型 理想流体模型 当流体的压缩性很小且可以忽略时，该流体被认为是不可压缩的。 不考虑流体分子间的间隙，把流体视为由无数连续分布的流体微团组成的连续介质。 具有粘性的流体（μ≠0）。忽略粘性的流体（μ=0）是理想流体模型。 一、质量力 作用于流体的每一个质点上，与被作用的流体的质量成正比，单位为N（牛顿）。在均质流体中，质量力与被作用流体的体积成正比，所以质量力又称为体积力。 流体力学中常遇到的质量力有重力和惯性力。 单位质量力：f = F/M ；m/s2(米/秒2) 二、表面力 表面力是作用在被研究流体的表面上，与受作用的表面积成正比的力。如作用在流体上的表面力可以是大气压力、固体边界对流体的反作用力和摩擦力等；也可以是两流层之间的摩擦力。 注：静止的流体不能承受切向力 P1 ? P2 h 1 2 由液体静力学的基本方程式可以得出以下结论： 1) 在同一静止流体中，深度相同的各点，压强也相同。这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见静止水平面是压强处处相等的面，即等压面。 2）两种容重不同互不混合的液体，在同一容器中处于静止状态，两种液体之间形成分界面。这种分界面既是水平面又是等压面。 3）对于气体，由于气体的容重很小，在高差不大的情况下，气柱产生的压强值很小，因而可以忽略的影响。 4）静止液体任一边界面上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 注意：判断等压面需静止、同种、连续三个条件 三、压强的表示方法及度量单位 1、压强的表示方法 1）绝对压强 以完全真空为基准计量的压强。 2）相对压强 以当地大气压强为基准计量的压强。 表压： 真空： 完全真空 p=0 大气压强 p=p a p o 绝对 压强 绝对 压强 a pp a pp 相对 压强 （真空） 相对 压强 压强度量单位的换算关系 2、压强的量度单位 1at=10mH2O =736mmHg=9.807?104pa at 工程大气压 工程大气压法 1mmHg=13.6mmH2O =133.3pa mmHg 毫米汞柱 液柱高度法 1mH2O=9.807?103pa mH2O 米水柱 液柱高度法 1pa=1N/m2 pa 帕 应力单位法 单位换算关系 单位符号 单位名称 压强度