水力学第二讲.ppt

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1、第二章第二章流体静力学流体静力学2-1流体静压强及其特性流体静压强及其特性1静压强的定义静压强的定义静止流体单位面积上的表面力称为流体静压强。静止流体单位面积上的表面力称为流体静压强。静止或相对静止流体在接触面积上的表面力是流静止或相对静止流体在接触面积上的表面力是流体静压力。体静压力。平均流体静压强平均流体静压强点静压强点静压强单位单位2-1流体强及其特性流体强及其特性2静压强的特性静压强的特性静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。静止流体不能承受拉力和切力。静止流体不能承受拉力和切力。任一点静压强的大小和受压面方位无关，只与任一点静压强的大小和受压

2、面方位无关，只与空间位置有关。空间位置有关。液体中任一点各方向静压强相等；液体中任一点各方向静压强相等；可以用连续函数表示可以用连续函数表示2-2流体的平衡微分方程及其积分流体的平衡微分方程及其积分1流体的平衡微分方程流体的平衡微分方程欧拉平衡微分方欧拉平衡微分方程程取正六面微元体建立力的平衡方程取正六面微元体建立力的平衡方程采用泰勒级数展开合并表面力项采用泰勒级数展开合并表面力项考虑质量力作用考虑质量力作用以以x方向为例推导方向为例推导得欧拉平衡微分方程得欧拉平衡微分方程2-2流体的平衡微分方程及其积分流体的平衡微分方程及其积分欧拉平衡微分方程建立欧拉平衡微分方程建立力的平衡力的平衡0 2-

3、2流体的平衡微分方程及其积分流体的平衡微分方程及其积分2流体的平衡微分方程的积分流体的平衡微分方程的积分构造全微分求解静压强分布；构造全微分求解静压强分布；积分条件积分条件流体密度是常量；流体密度是常量；质量力有势；质量力有势；质量力有势是静压强分布连续的必要条件；质量力有势是静压强分布连续的必要条件；重力和惯性力都是有势力；重力和惯性力都是有势力；2-2流体的平衡微分方程及其积分流体的平衡微分方程及其积分方程积分形式方程积分形式帕斯卡原理：处于平衡状态的不可压缩流体中，作帕斯卡原理：处于平衡状态的不可压缩流体中，作用于边界上的压强将等值地传递到流体内的一切点用于边界上的压强将等值地传递到流体

4、内的一切点上。上。2-2流体的平衡微分方程及其积分流体的平衡微分方程及其积分3等压面及其特性等压面及其特性等压面的两个重要性质：等压面的两个重要性质：在平衡液体中等压面在平衡液体中等压面是等势面；是等势面；等压面与质量力正交。等压面与质量力正交。等压面不一定是水平面（等加速运动的小车）；等压面不一定是水平面（等加速运动的小车）；等压面不一定是平面（等速旋转的容器）；等压面不一定是平面（等速旋转的容器）；水平面是等压面的条件是：只有重力作用；静止水平面是等压面的条件是：只有重力作用；静止流体；同种流体；连续流体。流体；同种流体；连续流体。液体的相对平衡（等压面）液体的相对平衡（等压面）（1 1）

5、等加速直线运动）等加速直线运动质量力质量力边界条件为边界条件为 积分积分由边界条件由边界条件对于自由液面对于自由液面（2 2）等角速度旋转运动）等角速度旋转运动质量力质量力边界条件为边界条件为 积分积分由边界条件由边界条件对于自由液面对于自由液面2-3流体静压强分布规律流体静压强分布规律1流体静压强公式流体静压强公式只有重力作用时只有重力作用时积分积分得得1任意两点关系；任意两点关系；2用深度差表示液面下一点；用深度差表示液面下一点；3液面为大气压时液面为大气压时(相对压强表示相对压强表示)；4在气体中在气体中.2-3流体静压强分布规律流体静压强分布规律2压强的计算基准和表示方法压强的计算基准

6、和表示方法压强的计算基准压强的计算基准绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量压强。态作为零点计量压强。相对压强：以当地大气压强作为零点计量压强相对压强：以当地大气压强作为零点计量压强真空及真空压强：相对压强为负时存在真空；真空及真空压强：相对压强为负时存在真空；绝对压强小于当地大气压强的数值称为真空压强。绝对压强小于当地大气压强的数值称为真空压强。2-3流体静压强分布规律流体静压强分布规律2压强的计算基准和表示方法压强的计算基准和表示方法压强的表示方法压强的表示方法应力单位表示法；应力单位表示法；大气压倍数表示法；大气压倍数表示法；标准大

7、气压（平均海面上的压强）标准大气压（平均海面上的压强）工程大气压（工程大气压（200m海拔处的压强）海拔处的压强）液柱高度表示法；液柱高度表示法；2-3流体静压强分布规律流体静压强分布规律3静压强分布图静压强分布图绘制规则：绘制规则：按一定比例用线段长度代表点静压强大按一定比例用线段长度代表点静压强大小；小；用箭头表示静压强方向，并与受压面垂用箭头表示静压强方向，并与受压面垂直。直。hpapaopoh2-3流体静压强分布规律流体静压强分布规律4压强的量测仪器和方法压强的量测仪器和方法量测压强的仪器：弹簧式、舌簧式（压量测压强的仪器：弹簧式、舌簧式（压力表），电阻式、电容式（传感器）、力表），电

8、阻式、电容式（传感器）、液柱式（测压管）；液柱式（测压管）；直测式测压管：直接在容器中引出液体的液柱直测式测压管：直接在容器中引出液体的液柱高度量测压强；（容器开敞、封闭）高度量测压强；（容器开敞、封闭）U形水形水(银银)柱测压管：弯曲部分装有水银的测柱测压管：弯曲部分装有水银的测压管，水银柱高程变化较水柱减小压管，水银柱高程变化较水柱减小13.55倍，增倍，增大量程。（应注意：毛细现象；防止水银回流）大量程。（应注意：毛细现象；防止水银回流）2-3流体静压强分布规律流体静压强分布规律4压强的量测仪器和方法压强的量测仪器和方法比压计（压差计）：比压计（压差计）：空气比压计：空气比压计：水银比压

9、计：水银比压计：2-3流体静压强分布规律流体静压强分布规律空气比压计：空气比压计：水银比压计：水银比压计：2-4作用于平面的液体总压力作用于平面的液体总压力1图解法图解法压强分布体（大小、指向）；压强分布体（大小、指向）；图形体积分（图形体积）边长分别为压强和图形体积分（图形体积）边长分别为压强和长度；长度；体积图形心，对三角形距底边为体积图形心，对三角形距底边为；梯形；梯形为为适用于规则平面。适用于规则平面。2-4作用于平面的液体作用于平面的液体总压力总压力2解析法解析法 2-4作用于平面的液体总压力作用于平面的液体总压力2解析法解析法 图解法与解析法的比较图解法与解析法的比较图解法图解法解

10、析法解析法压力：压力：压强图形体积压强图形体积受压面积一次静矩受压面积一次静矩作用点：压强图形一次静矩作用点：压强图形一次静矩受压面积二次静矩受压面积二次静矩沿沿ob方向的方向的压压力中心力中心2-5作用于曲面的液体总压力作用于曲面的液体总压力2-5作用于曲面的液体总压力作用于曲面的液体总压力1水平分力水平分力2-5作用于曲面的液体总压力作用于曲面的液体总压力2铅垂分力铅垂分力2-5作用于曲面的液体总压力作用于曲面的液体总压力3总压力总压力 2-6浮力与浮体的稳定性浮力与浮体的稳定性1浮力浮力2-6浮力与浮体的稳定性浮力与浮体的稳定性2潜体的平衡及其稳定性潜体的平衡及其稳定性2-6浮力与浮体的稳定性浮力与浮体的稳定性3浮体的稳定性浮体的稳定性本章小结本章小结1静压强两个特性静压强两个特性2等压面等压面3静压强基本公式静压强基本公式4压强单位压强单位5平面上的静水总压力平面上的静水总压力6曲面上的静水总压力曲面上的静水总压力思考题思考题2-1，2-9习题习题2-3，2-7，2-10，2-14，2-15第第2章章流体静力学流体静力学习题2-3习题2-7习题2-10习题2-14习题2-15