流体静力平衡方程省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

2.6 流体静力平衡方程流体静力平衡方程 流体静力平衡方程微分式当流体静止时，则vx=0，vy=0，vz=0，且gx=0，gy=0，gz=g按N-S方程简化得：微分式静止流体沿水平方向(x、y方向)上压力不变，但压力沿高度(z方向)则有改变。压力沿高度方向(z方向)分布规律静止流体压力分布方程。说明第1页2.6 流体静力平衡方程流体静力平衡方程2.静止流体压力分布方程 则第2页2.6 流体静力平衡方程流体静力平衡方程对不可压缩流体(压力分布方程)式中 P静压能；z位能。静止流体能量平衡方程说明第3页2.6 流体静力平衡方程流体静力平衡方程z=0，基准面上压力 z，位能，静压能，静压能与位能相互转换 第4页2.6 流体静力平衡方程流体静力平衡方程 流体静压力 静压力特征单位面积上作用力，方向与作用面垂直并指向作用面；任一点上压力在各个方向上是相同压力压力是标量总压力是矢量第5页2.6 流体静力平衡方程流体静力平衡方程 静压力表示方法在国际单位制中，压力单位为Pa 第6页2.6 流体静力平衡方程流体静力平衡方程 等压面静压力相等各点所组成面 作用于静止流体中任意一点质量力必定垂直于经过该点等压面；两种流体处于平衡状态（静止）时，其相互接触且互不相混流体分界面必定是等压面；流体只受重力作用时，等压面为平面；当有其它质量力存在时，等压面才可能是曲面。特特征征平面平面曲面曲面第7页2.7 边界层（附面层）概念边界层（附面层）概念1边界层定义 边界层：流体流入平板表面，因为流体黏性作用，靠近表面形成速度梯度，含有速度梯度流体溥层边界层厚度：令时流体层厚度，以表示，x，第8页2.7 边界层（附面层）概念边界层（附面层）概念边界层边界层紊流边界层：流体惯性力取主导作用层流边界层：流体粘性力取主导作用第9页2.7 边界层（附面层）概念边界层（附面层）概念边界层内流动判别标准RexRexc 紊流边界层 第10页2.7 边界层（附面层）概念边界层（附面层）概念平板层流边界层厚度为 平板紊流边界层厚度为 平板层流底层边界层厚度为 m第11页2.7 边界层（附面层）概念边界层（附面层）概念3管内流动时边界层汇合前 汇合后：充分发展了管流，速度分布不变。紊流关键区+层流底层第12页2.7 边界层（附面层）概念边界层（附面层）概念4曲面边界层流体流过平板或直径相同管道时，边界层是紧贴壁面。假如流体流过曲面，如球面、柱面或其它形状物体表面时，在一定条件下都将产生边界层与固体表面脱离现象，并在脱离处产生旋涡。旋涡产生涡流阻力。边界层脱离与绕流阻力及绕流对流换热亲密相关。第13页本章小结本章小结主要内容：流体流动起因，流体流动状态，质点与连续介质，微团与控制体，流场特征及分类，流体质量平衡微分方程（连续性方程），黏性流体动量平衡方程（纳维-斯托克斯方程），理想流体动量平衡方程（欧拉方程），伯努利方程及其应用，边界层概念。重点：流体流动状态，伯努利方程及其应用。难点：黏性流体动量平衡方程（纳维-斯托克斯方程）。基本要求：掌握自然流动与强制流动，层流与紊流，稳定流动与不稳定流动，黏性动量通量与对流动量通量基本概念，掌握连续性方程及其应用，掌握伯努利方程及其应用，了解纳维-斯托克斯方程推导方法，掌握边界层概念。第14页作业：习题P83 4-4 4-5第15页