第二章 流体静力学ppt课件.ppt

《第二章 流体静力学ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、流体力学与流体机械(二)多媒体教学课件李文科制作第二章流体静力学概述流体静力学研究的内容第一节作用在流体上的力第二节流体的静压力及其特性第三节流体平衡微分方程和等压面第四节流体静力学基本方程第五节绝对压力、相对压力和真空度第二章流体静力学第六节浮力作用下气体静力学基本方程第七节液柱式测压计原理第八节液体的相对平衡第九节静止液体作用在平面上的总压力及压力中心第十节静止液体作用在曲面上的总压力概述※流体静力学是研究静止状态下的流体在外力作用下的平衡规律，以及这些规律的实际应用。从工程应用的角度，在多数情形下，我们总是忽略地球

2、自转和公转的影响，而把地球选作参照系，通常称为惯性参照系。※当流体相对于惯性参照系没有运动时，我们便说该流体处于静止状态或平衡状态。流体静力学研究的内容流体的参照系概述如果我们选择本身具有加速度的物体作为参照系，则称为非惯性参照系。※当流体相对于非惯性参照系没有运动时，便说它处于相对静止或相对平衡状态。本章所讨论的流体平衡规律，不论是对理想流体，还是对实际流体都是适用的。第一节作用在流体上的力内容提要一、表面力及其表示方法二、质量力及其表示方法第一节作用在流体上的力※表面力是指作用在所研究流体的表面上，且与流体的表面积成

3、正比的力。表面力不仅指作用在流体外表面上的力，也包括作用在流体内部任一表面上的力。表面力一般可分解成两个分力，即与流体表面垂直的法向力P和与流体表面相切的切向力T。在连续介质中，表面力不是一个集中的力，而是沿着表面连续分布的。因此，在流体力学中，常用单位表面积上所作用的表面力—法向应力和切向应力来表示，其单位为N/m2。一、表面力及其表示方法第一节作用在流体上的力图2-1作用在流体上的表面力第一节作用在流体上的力法向应力(2-1)切向应力(2-2)例如：由粘性所产生的内摩擦力和流体受到的固体壁面的摩擦力，以及固体壁面对流

4、体的压力等都是表面力。第一节作用在流体上的力※质量力是指作用在流体的所有质点上，并且和流体的质量成正比的力。它可以从远距离作用于流体内每一个流体质点上。对于均匀流体，质量力又与流体的体积成正比，因此，质量力又称为体积力。例如：地球对流体质点的吸引力；带电流体所受的静电力；有电流通过的流体所受的电磁力；流体质点上虚加的惯性力都是质量力。惯性力的大小等于质量乘以加速度，其方向与加速度的方向相反。二、质量力及其表示方法第一节作用在流体上的力质量力的大小常以作用在单位质量流体上的质量力来度量。单位质量力通常用来表示。在直角坐标系

5、中，设质量为m的流体所受的质量力为F，它在各坐标轴上的投影分别为Fx、Fy、Fz，则单位质量力在各坐标轴上的分量分别为(2-3)则(2-4)单位质量力及其在各坐标轴上的分量的单位是N/kg或m/s2，与加速度的单位相同。单位质量力第二节流体的静压力及其特性内容提要1、流体静压力的概念2、流体静压力的基本特性第二节流体的静压力及其特性※在流体内部或流体与固体壁面间所存在的单位面积上的法向作用力称为流体的压力。当流体处于静止或相对静止状态时，流体的压力就称为流体的静压力。流体静压力的概念第二节流体的静压力及其特性特性一：流体

6、静压力的方向与作用面相垂直，并指向作用面的内法线方向。特性二：静止流体中任一点流体静压力的数值与作用面在空间的方位无关，只是该点坐标的函数。也就是说，在静止流体中任一点处各方向的流体静压力均相等。流体静压力的基本特性第二节流体的静压力及其特性根据流体的定义和特性可以证明流体静压力的第一个特性。流体不能够承受拉力(表面张力除外)，在微小剪切力作用下也会发生变形，变形必将引起流体质点的相对运动，这就破坏了流体的平衡。因此，在平衡条件下的流体不能承受拉力和切力，只能承受压力，而压力就是沿内法线方向垂直作用于作用面上。这就证明了

7、流体静压力的第一个特性。如图2-2所示，静止流体对容器的静压力恒垂直于器壁。流体静压力特性的证明第二节流体的静压力及其特性图2-2静压力恒垂直于器壁为了证明流体静压力的第二个特性，在静止流体中取出直角边长各为dx、dy、dz的微元四面体ABCD，如图2－3所示。第二节流体的静压力及其特性图2-3微元四面体受力分析第二节流体的静压力及其特性作用在各面上流体的总压力分别为第二节流体的静压力及其特性作用在微元四面体上的总质量力W在各坐标轴上的分量分别为由于流体的微元四面体处于平衡状态，故作用在其上的一切力在各坐标轴上投影的总和

8、等于零。对于直角坐标系，则有，，第二节流体的静压力及其特性在x轴方向上力的平衡方程为把Px、Pn和Wx的各式代入得由于dAncosα=dydz/2，代入上式并简化得当微元四面体以A点为极限时，dx、dy、dz都趋近于零，则上式成为第二节流体的静压力及其特性同理可证所以(2-5)由于n的方向是完全可以任意选取的，则式(