工程流体力学.ppt

第二章第二章 流体静力学流体静力学2-1 流体静压强及其特征流体静压强及其特征2-2 欧拉平衡微分方程欧拉平衡微分方程2-3 流体静力学基本方程流体静力学基本方程2-4 压强的表示方法及其单位压强的表示方法及其单位工程流体力学工程流体力学(第二次课第二次课).2-1 流体静压强及其特征流体静压强及其特征一一.流体受到的力的分类流体受到的力的分类二二.流体静压强的定义流体静压强的定义 流体处于流体处于平衡状态平衡状态时时,其中任其中任一点一点所具有所具有的的压强压强.三三.流体静压强的特点流体静压强的特点 1.方向沿作用面的内法线方向方向沿作用面的内法线方向 2.静压强的大小与作用面的方位无关静压强的大小与作用面的方位无关.证明第二个特性1.表面力表面力.n2.2.质量力质量力.n由于由于.n同理同理 静压强是空间点坐标的标量函数.2-2 欧拉平衡微分方程欧拉平衡微分方程一一.预备知识预备知识:泰勒级数泰勒级数二二.欧拉平衡微分方程的推导欧拉平衡微分方程的推导 三三.欧拉方程的各种形式欧拉方程的各种形式四四.流体平衡的重要性质流体平衡的重要性质.n流体平衡微分方程的推导（1 1）表面力）表面力六面体中心点六面体中心点M(xM(x，y y，z)z)的压强为的压强为p p根据泰勒级数展开式根据泰勒级数展开式 点的压强为.点的压强为.n（2）质量力质量力.nX方向平衡微分方程.三三.欧拉方程的各种形式欧拉方程的各种形式1.2.四四.流体平衡的重要性质流体平衡的重要性质(一一)质量力势函数质量力势函数 1.势函数定义势函数定义:2.举例举例 3.重力场中重力场中,重力是有势力重力是有势力,必然存在势函数必然存在势函数.它的势函数等于单位质量流体的位势能它的势函数等于单位质量流体的位势能.(不可压缩流体平衡时的质量力条件不可压缩流体平衡时的质量力条件)4.思考题思考题:是不是每个向量场都是有势的是不是每个向量场都是有势的,都具有都具有 势函数势函数?对于向量场对于向量场A，如果存在一个数量场，如果存在一个数量场U，使得使得U的梯度满足的梯度满足gradU=A，那么就，那么就说说A存在势函数，它的势函数为存在势函数，它的势函数为U。.四四.流体平衡的重要性质流体平衡的重要性质(二二)等压面及特征等压面及特征 1.定义定义:平衡流体中静压强相等的面为等压面平衡流体中静压强相等的面为等压面.2.特点特点:(1)等压面与质量力势函数等值面重合等压面与质量力势函数等值面重合.(2)质量力与等压面正交质量力与等压面正交.(3)静止流体的分界面为等压面静止流体的分界面为等压面.(4)相互连通的同种流体中相互连通的同种流体中,等压面是水等压面是水 平面平面.2-3 流体静力学基本方程流体静力学基本方程一一.静力学基本方程静力学基本方程 二二.帕斯卡原理帕斯卡原理 施于施于静止液体表面上的压强将以同一数值沿各静止液体表面上的压强将以同一数值沿各方向传递到液体中所有的液体质点方向传递到液体中所有的液体质点.三三.静力学基本方程的几何意义静力学基本方程的几何意义四四.静力学基本方程的能量意义静力学基本方程的能量意义.三三.静力学基本方程的几何意义静力学基本方程的几何意义几何意义几何意义:静止流体的静水头线静止流体的静水头线,即压强头与即压强头与位置头之和为一水平线位置头之和为一水平线.四四.静力学基本方程的能量意义静力学基本方程的能量意义能量意义能量意义:静止流体中任一点的单位重力流体静止流体中任一点的单位重力流体的位能和单位重力流体的压强能之的位能和单位重力流体的压强能之和是一常量和是一常量.比位能和比压强能可以比位能和比压强能可以相互转换相互转换,但总和始终保持不变但总和始终保持不变.2-4 压强的表示方法及其单位压强的表示方法及其单位一一.压强的单位压强的单位 二二.1.atm三三.2.Pa四四.3.Kgf/cm2五五.4.mmHg六六.5.mH2O.2-4 压强的表示方法及其单位压强的表示方法及其单位一一.压强的表示方法压强的表示方法二二.1.绝对压强绝对压强三三.2.相对压强相对压强四四.3.表压强表压强五五.4.真空度真空度.例题例题2-1:两种不同的液体两种不同的液体,求求B,C,D三点的压强三点的压强?.例例2：某水泵的进口处流体的绝对压强：某水泵的进口处流体的绝对压强p=4*104Pa，若大气压强为若大气压强为pa=1*105Pa，求真空，相对压强以及，求真空，相对压强以及真空液柱高。真空液柱高。.选择题选择题:1 1在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是。在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是。（1 1）同一种液体；）同一种液体；（2 2）相互连通；）相互连通；（3）不连通；）不连通；（4）同一种液体，相互连通。）同一种液体，相互连通。2 2压力表的读值是压力表的读值是 1 1绝对压强；绝对压强；2 2）绝对压强与当地大气压的差值；）绝对压强与当地大气压的差值；3 3绝对压强加当地大气压；绝对压强加当地大气压；4当地大气压与绝对压强的差值。当地大气压与绝对压强的差值。3 3相对压强是指该点的绝对压强与相对压强是指该点的绝对压强与的差值。的差值。A A、标准大气压；、标准大气压；B B、当地大气压；、当地大气压；C C、工程大气压；、工程大气压；D D、真空压强。、真空压强。4.4.图示容器内盛有两种不同的液体，密度分别为图示容器内盛有两种不同的液体，密度分别为 ，则有，则有 .5.5.图示盛水封闭容器中，图示盛水封闭容器中，1 1、2 2、3 3在同一水平面上，则：在同一水平面上，则：6.6.一一密密闭闭容容器器内内下下部部为为水水,上上部部为为空空气气，液液面面下下4.24.2米米处处的的测测压压管管高高度度为为2.2m2.2m，设当地压强为，设当地压强为98000Pa98000Pa，则容器内液面的绝对压强为，则容器内液面的绝对压强为 水柱。水柱。a)2m;b)1m;c)8m ;d)-2m.a)2m;b)1m;c)8m ;d)-2m.7.7.液体受到表面压强液体受到表面压强p p作用后，它将作用后，它将_地传递到液体内部任何一点。地传递到液体内部任何一点。A.毫不改变；毫不改变；B.有所增加；有所增加；C.有所减小有所减小;D.只传压力不传递压强只传压力不传递压强.8.8.静止的水仅受重力作用时，其测压管水头线必为静止的水仅受重力作用时，其测压管水头线必为_。A.A.水平线；水平线；B.B.直线；直线；C.C.斜线斜线 D.D.曲线曲线9.9.在均质连通的静止液体中，任一在均质连通的静止液体中，任一_上各点压强必然相等。上各点压强必然相等。A.平面；平面；B.水平面；水平面；C.斜面斜面;D.以上都不对以上都不对 10.10.静止液体中静水压强与静止液体中静水压强与_的一次方成正比。的一次方成正比。A.A.淹没深度；淹没深度；B.B.位置高度；位置高度；C.C.表面压强表面压强;D.;D.以上都不对以上都不对.11.等压面与质量力关系是：等压面与质量力关系是：A平行平行B斜交斜交C正交正交D无关无关12.12.露天水池露天水池,水深水深5m5m处的相对压强为处的相对压强为:A:5kPaB:49kPaC:147kPaD:205kPa.