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文檔簡(jiǎn)介
工程流體力學(xué)流體靜力學(xué)2.
感受壓力流體靜力學(xué)(一)流體靜力學(xué)是研究流體平衡以及全部或部分浸在流體中的固體平衡的力學(xué)。流體質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)之間,以及流體質(zhì)點(diǎn)與固體接觸面之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的流體,都稱為平衡流體或相對(duì)平衡流體。重力壓力重力壓力重力直線慣性力壓力質(zhì)量力重力離心慣性力壓力質(zhì)量力共同點(diǎn):不體現(xiàn)粘性,無(wú)切應(yīng)力靜壓力的方向與大小流體靜壓強(qiáng)及特性流體靜壓強(qiáng)及其特性流體靜壓強(qiáng)的方向必然重合于受力面的內(nèi)法線方向。流體靜壓強(qiáng)及其特性(2)平衡流體中任意點(diǎn)的靜壓強(qiáng)值只能由該點(diǎn)的坐標(biāo)位置來(lái)決定,而與該壓強(qiáng)的作用方向無(wú)關(guān)。即:平衡流體中各點(diǎn)的壓強(qiáng)只是位置坐標(biāo)()的連續(xù)函數(shù),與作用方向無(wú)關(guān)。即:靜壓力的表征與計(jì)算流體靜力學(xué)方程流體平衡微分方程在平衡流體中取六面體流體微團(tuán),如圖示。微團(tuán)在質(zhì)量力和表面力的作用下處于平衡狀態(tài)。分析X坐標(biāo)軸方向上各力的分量
質(zhì)量力:表面力:歐拉平衡微分方程式表明了單位質(zhì)量流體所承受的質(zhì)量力和表面力沿各軸的平衡關(guān)系。
流體靜力學(xué)基本方程將歐拉平衡方程式分別乘以dx、dy、dz,并相加在平衡流體中,壓強(qiáng)相等的各點(diǎn)所組成的面稱為等壓面。
特征:(1)等壓面為等勢(shì)面(等高面)。(2)等壓面是一個(gè)垂直于質(zhì)量力的面。
重力作用下的液體壓強(qiáng)分布規(guī)律積分單位重量能量(Pa)絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)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(duì)壓強(qiáng)以當(dāng)?shù)卮髿鈮?/p>
pa
為零點(diǎn),記為
p
相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值時(shí),其絕對(duì)值稱為真空壓強(qiáng)。相對(duì)壓強(qiáng)真空壓強(qiáng)p=
p′-
paBA絕對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn)A點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)B點(diǎn)真空壓強(qiáng)A點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)B點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)相對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn)O大氣壓強(qiáng)
paO壓強(qiáng)流體能否達(dá)到絕對(duì)真空狀態(tài)?若不能,則最大真空度為多少?位置水頭、壓強(qiáng)水頭、測(cè)壓管水頭在靜水壓強(qiáng)分布公式
中,各項(xiàng)都為長(zhǎng)度量綱,稱為水頭(液柱高)。
——
位置水頭,以任取水平面為基準(zhǔn)面
z=0
,鉛垂向
上為正。
——
壓強(qiáng)水頭,以大氣壓為基準(zhǔn),用相對(duì)壓強(qiáng)代入計(jì)
算。
——
測(cè)壓管水頭。
在內(nèi)有液體的容器壁選定測(cè)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(cè)壓管。OO測(cè)壓管內(nèi)的靜止液面上
p=0,其液面高程即為測(cè)點(diǎn)處的,所以叫測(cè)壓管水頭。測(cè)壓管水頭的含義問(wèn)題與思考
問(wèn)題:封閉水箱的測(cè)壓管及箱中水面高程分別為▽1=100cm和▽4=80cm,水銀壓差計(jì)右端高程為▽2=20cm。問(wèn)左端水銀面高程▽3為多少?
?▽3的大小由什么決定?▽3點(diǎn)的壓力由什么決定?hp4封閉水箱的測(cè)壓管及箱中水面高程分別為▽1=100cm和▽4=80cm,水銀壓差計(jì)右端高程為▽2=20cm。問(wèn)左端水銀面高程▽3為多少?
解:U型管左側(cè)水銀面所在的水平面為等壓面,依據(jù)題意,可得3點(diǎn)處的靜壓力為:所以:
慣性力作用下的靜壓相對(duì)平衡壓力1.等加速直線運(yùn)動(dòng)流體的平衡在自由面:相對(duì)壓強(qiáng):邊界條件:等壓面為傾斜平面流體的相對(duì)平衡ogaxza由(慣性力)2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)流體的平衡邊界條件:在自由面:等壓面為旋轉(zhuǎn)拋物面zrogω2r由(慣性力)問(wèn)題與思考(1)裝滿液體容器在頂蓋中心處開口的相對(duì)平衡分析:
容器內(nèi)液體雖然借離心慣性力向外甩,但由于受容器頂限制,液面并不能形成旋轉(zhuǎn)拋物面,但內(nèi)部壓強(qiáng)分布規(guī)律不變:作用于頂蓋上的壓強(qiáng):
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