1、1,第二章流體靜力學(xué),第一節(jié)作用在流體上的力 第二節(jié)流體的靜壓力及其特性 第三節(jié)流體的平衡微分方程式 第四節(jié)重力場中流體靜力學(xué)基本方程 第五節(jié)壓力的單位和壓力的測量方法 第六節(jié)流體的相對平衡 第七節(jié)靜止流體作用力,2,上次課相關(guān)內(nèi)容復(fù)習(xí),作用于流體上的力按作用方式可分為表面力和質(zhì)量力兩類。 當(dāng)流體處于靜止或相對靜止時(shí)，流體單位面積的表面力稱為流體靜壓強(qiáng)。靜止流體的應(yīng)力只有法向分量,且沿內(nèi)法線方向。在靜止流體中任意一點(diǎn)靜壓強(qiáng)的大小與作用的方位無關(guān)，其值均相等，p(x,y,z) 。 流體平衡微分方程 等壓面及其特性：等壓面微分方程Xdx+Ydy+Zdz=0 確定等壓面的原則：在重力場中，靜止、同種

2、、連續(xù)的流體中，水平面是等壓面。當(dāng)兩種互不相混的液體處于平衡時(shí)，它們的分界面必為等壓面。 作業(yè)參考答案：1-9：4.910-10N/m2；2.04109N / m2；1-12：0.702m/s；1-13：0.88Nm,3,第四節(jié) 重力場中流體靜力學(xué)基本方程,在重力場中X=0, Y=0, Z=-g；對于不可壓縮流體，=常數(shù)。,4,第四節(jié) 重力場中流體靜力學(xué)基本方程,z,在該方程式中z1、 z2、的基準(zhǔn)應(yīng)一致， p1 、p 2應(yīng)同為相對壓強(qiáng)或絕對壓強(qiáng)。,5,補(bǔ)充例題一：畫出圖示固體壁面AB、BC、CD所受流體靜壓強(qiáng)分布圖。,第四節(jié) 重力場中流體靜力學(xué)基本方程,6,流體靜力學(xué)基本方程的意義,在靜力學(xué)

3、基本方程式 中，各項(xiàng)都為長度量綱，稱為水頭（液柱高）。,一、幾何意義,7,在內(nèi)有液體的容器壁選定測點(diǎn)，垂直于壁面打孔，接出一端開口與大氣相通的玻璃管，即為測壓管。,測壓管水頭的含義,流體靜力學(xué)基本方程的意義,8,如果容器內(nèi)的液體是靜止的，一根測壓管測得的測壓管水頭也就是容器內(nèi)液體中任何一點(diǎn)的測壓管水頭。如接上多根測壓管，則各測壓管中的液面都將位于同一水平面上。,O,O,流體靜力學(xué)基本方程的意義,9,敞口容器和封口容器接上測壓管后的情況如圖,流體靜力學(xué)基本方程的意義,10,壓強(qiáng)勢能,總勢能,位置勢能與壓強(qiáng)勢能可以互相轉(zhuǎn)換，但它們之和 總勢能是保持不變的，并可以相互轉(zhuǎn)化。,二、能量意義,流體靜力學(xué)

4、基本方程的意義,位置勢能， （從基準(zhǔn)面 z = 0 算起鉛垂向上為正。 ）,z,11,例2-2,如圖所示，在盛有油和水的圓柱形容器頂部加荷重F=5788 N的活塞，已知h1=50 cm，h2=30 cm,大氣壓力pa=105N/m2，活塞直徑d=0.4m，油=7840N/m3，求B點(diǎn)的壓力(強(qiáng))。 解： 按題意，活塞底面上的壓力 可按靜力平衡條件來確定,12,一、重力場中流體靜力學(xué)基本方程,小結(jié),13,二、流體靜力學(xué)基本方程的意義,在靜力學(xué)基本方程式 中，各項(xiàng)都為長度量綱，稱為水頭（液柱高）。,1、幾何意義,14,壓強(qiáng)勢能,總勢能,位置勢能與壓強(qiáng)勢能可以互相轉(zhuǎn)換，但它們之和 總勢能是保持不變的

5、，并可以相互轉(zhuǎn)化。,2、能量意義,流體靜力學(xué)基本方程的意義,位置勢能， （從基準(zhǔn)面 z = 0 算起鉛垂向上為正。 ）,z,15,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,一、 壓力的單位 1. 應(yīng)力單位 Pa(=N/m2)， MPa， kgf/cm2 2. 液柱高度p=p0+h， h1=p/1 常用的液柱高度單位有米水柱(mH2O)、毫米汞柱(mmHg)等。不同液柱高度的換算關(guān)系： p=1h1=2h2，h2=(1/2)h1。 3. 大氣壓單位,16,二. 絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)、真空,壓強(qiáng) p記值的零點(diǎn)不同，有不同的名稱：,以完全真空為零點(diǎn)，記為 p,絕對壓強(qiáng),兩者的關(guān)系為: p=pg+ pa,以當(dāng)?shù)?/p>

6、大氣壓 pa 為零點(diǎn)，記為 pg,相對壓強(qiáng)為負(fù)值時(shí)，其絕對值稱為真空壓強(qiáng)。,相對壓強(qiáng),真空度,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,pv=pa- p,17,B,A,絕對壓強(qiáng)基準(zhǔn),A點(diǎn)絕對壓強(qiáng),B點(diǎn)真空壓強(qiáng),A點(diǎn)相對壓強(qiáng),B點(diǎn)絕對壓強(qiáng),相對壓強(qiáng)基準(zhǔn),O,大氣壓強(qiáng) pa,O,壓強(qiáng),今后討論壓強(qiáng)一般指相對壓強(qiáng)，省略下標(biāo)，記為 p，若指絕對壓強(qiáng)則特別注明。,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,18,補(bǔ)充例題二,設(shè)某點(diǎn)處的絕對壓強(qiáng)是560mmHg，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏?60mmHg ，試填寫下表。,0.263,200,2.7,26.7,真空度,-0.263,-200,-2.7,-26.7,相對壓強(qiáng),1,760,1

7、0.3,101.3,當(dāng)?shù)卮髿鈮?0.736,560,7.6,74.6,絕對壓強(qiáng),x倍大氣壓,mmHg,mH2O,KPa,19,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,1. 測壓管,A點(diǎn)的壓強(qiáng),當(dāng)?shù)卮髿鈮?在該方程式中pA和pa應(yīng)有相同的計(jì)量基準(zhǔn)，所以當(dāng)pa 0時(shí)pA為相對壓強(qiáng)。,三、 靜壓力的測量,20,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,1. 測壓管,三、 靜壓力的測量,21,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,1. 測壓管,三、 靜壓力的測量,22,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,三、 靜壓力的測量 2. U形管測壓計(jì),23,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,1,2,三、 靜壓力的測量

8、2. U形管測壓計(jì),24,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,p1=p2=p3+gh1 pA=p1+hA pB=p3+hB,三、 靜壓力的測量 3. 差壓計(jì),25,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,三、 靜壓力的測量 3. 差壓計(jì),當(dāng)g時(shí),氣體,氣體,液體,26,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,三、 靜壓力的測量 3. 差壓計(jì),當(dāng)h=0,g=Hg,=H2O時(shí),27,第五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,基準(zhǔn)面,當(dāng)g=Hg,=H2O時(shí),三、 靜壓力的測量3. 差壓計(jì),28,補(bǔ)充例題三,己知倒 U形測壓管中的讀數(shù) h1= 2 m，h2=0.4 m，求封閉容器中 A點(diǎn)的相對壓強(qiáng)。,解：,29,第

9、五節(jié) 壓力的單位和壓力的測量方法,當(dāng)A2A1，可以認(rèn)為A1/A20，則,儀表常數(shù),三、 靜壓力的測量 4. 微壓計(jì),30,圖2.15 彈簧管壓力計(jì),5.金屬壓力表,31,補(bǔ)充例題四,如圖所示一個(gè)鍋爐煙囪，燃燒時(shí)煙氣將在煙囪中自由流動(dòng)排出。已知煙囪高 h30 m，煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度為 t300，煙氣的密度s(1.270.00275 t) kg/m3，當(dāng)時(shí)空氣的密度 a1.29 kg/m3。試確定引起煙氣自由流動(dòng)的壓差。,解：p1是由 h m 空氣柱所引起的壓強(qiáng)； p2是由 h m煙氣柱所引起的壓 強(qiáng)，即,32,一、 壓力的單位 1. 應(yīng)力單位 Pa(=N/m2)， MPa， kgf/cm2 2. 液柱高度