《流体力学泵与风机》电子教案.ppt

《《流体力学泵与风机》电子教案.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《流体力学泵与风机》电子教案.ppt（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、流体力学泵与风机电子教案浙江建设职业技术学院浙江建设职业技术学院暖通教研室暖通教研室张玲单元单元1 流体静力学流体静力学n教学基本要求教学基本要求1.明确流体力学课程的性质和任务，了解流体力学基本概念。明确流体力学课程的性质和任务，了解流体力学基本概念。2.掌握静水压强基本公式和物理意义，会用基本公式进行静水压强计掌握静水压强基本公式和物理意义，会用基本公式进行静水压强计算，等压面确定，静水压强的测量。算，等压面确定，静水压强的测量。n学习重点和难点学习重点和难点1.静水压强的表示与计算。静水压强的表示与计算。2.压差计中等压面确定压差计中等压面确定。一、基本概念n流体的密度与容重 （=g ）

2、常见流体的密度：水1000 kg/m3 空气1.23 kg/m3 水银136000 kg/m3n流体的比容 m3/kgn流体的压缩性、膨胀性 可压缩流体与不可压缩流体。n流体的粘滞性 流体内部各流体微团之间发生相对运动时，流体内部会产生摩擦力（即粘性力）的性质。库仑实验库仑实验(1784)(1784)n粘度（见教科书第一章表）n汽化压强（或汽化压力）(1)(1)动力粘度动力粘度(2)(2)运动粘度运动粘度(3)(3)粘度的影响因素粘度的影响因素1 1）温度对流体粘度的影响很大）温度对流体粘度的影响很大2 2）压力对流体粘度的影响不大，）压力对流体粘度的影响不大，一般忽略不计一般忽略不计温度流体

3、的主要力学模型流体的主要力学模型流体的连续介质模型流体的连续介质模型不可压缩性流体模型不可压缩性流体模型理想流体模型理想流体模型当流体的压缩性很小且可以忽略时，该流体被当流体的压缩性很小且可以忽略时，该流体被认为是不可压缩的。认为是不可压缩的。不考虑流体分子间的间隙，把不考虑流体分子间的间隙，把不考虑流体分子间的间隙，把不考虑流体分子间的间隙，把流体视为由无数流体视为由无数连续分布的流体微团组成的连续介质。连续分布的流体微团组成的连续介质。具有粘性的流体（具有粘性的流体（00）。）。忽略粘性忽略粘性的流体（的流体（=0 0）是理想流体模型。）是理想流体模型。n n作用在流体表面上的力作用在流体

4、表面上的力一、质量力一、质量力 作用于流体的每一个质点上，与被作用的流体的质量成作用于流体的每一个质点上，与被作用的流体的质量成正比，正比，单位为单位为N N（牛顿）（牛顿）。在均质流体中，质量力与被作用。在均质流体中，质量力与被作用流体的体积成正比，所以质量力又称为体积力。流体的体积成正比，所以质量力又称为体积力。流体力学中常遇到的质量力有重力和惯性力。流体力学中常遇到的质量力有重力和惯性力。单位质量力：单位质量力：f=F/M；m/s2(米米/秒秒2 2)二、表面力二、表面力 表面力是作用在被研究流体的表面上，与受作用的表表面力是作用在被研究流体的表面上，与受作用的表面积成正比的力。如作用在

5、流体上的表面力可以是大气压面积成正比的力。如作用在流体上的表面力可以是大气压力、固体边界对流体的反作用力和摩擦力等；也可以是两力、固体边界对流体的反作用力和摩擦力等；也可以是两流层之间的摩擦力。流层之间的摩擦力。注：静止的流体不能承受切向力注：静止的流体不能承受切向力 二、流体静压强二、流体静压强n流体的静压强定义流体的静压强定义流体处于绝对静止或相对静止时的压强流体处于绝对静止或相对静止时的压强n流体静压强的两个特性流体静压强的两个特性方向性：流体静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向（原方向性：流体静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向（原因：静止流体不能承受剪力和拉力）因：静止流体不能承

6、受剪力和拉力）大小性：流体静压力与作用面在空间的方位无关，仅是该点坐大小性：流体静压力与作用面在空间的方位无关，仅是该点坐标的函数。即：任意一点所受各方向的流体静压强大小相标的函数。即：任意一点所受各方向的流体静压强大小相等，与作用面的方位无关。等，与作用面的方位无关。n流体静压强的计算流体静压强的计算P1P2h12n由液体静力学的基本方程式可以得出以下结论：由液体静力学的基本方程式可以得出以下结论：n1)1)在同一静止流体中，深度相同的各点，压强也相同。这些深度相同的在同一静止流体中，深度相同的各点，压强也相同。这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见静止水平面是压强处处相等的面，点所

7、组成的平面是一个水平面，可见静止水平面是压强处处相等的面，即等压面。即等压面。n2 2）两种容重不同互不混合的液体，在同一容器中处于静止状态，两种液）两种容重不同互不混合的液体，在同一容器中处于静止状态，两种液体之间形成分界面。这种分界面既是水平面又是等压面。体之间形成分界面。这种分界面既是水平面又是等压面。n3 3）对于气体，由于气体的容重很小，在高差不大的情况下，气柱产生的）对于气体，由于气体的容重很小，在高差不大的情况下，气柱产生的压强值很小，因而可以忽略的影响。压强值很小，因而可以忽略的影响。n4 4）静止液体任一边界面上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静）静止液体任一边界面上压

8、强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。注意：判断等压面需静止、同种、连续三个条件注意：判断等压面需静止、同种、连续三个条件 应用：n1.1.静止的水面、湖面、池面为等压面；静止的水面、湖面、池面为等压面；n2.2.液体容器，测压管、锅炉等上部的气体空间，液体容器，测压管、锅炉等上部的气体空间，我们就认为各点的压强是相等的；我们就认为各点的压强是相等的；n3.3.帕斯卡定律在水压机，液压传动，气动阀门，帕斯卡定律在水压机，液压传动，气动阀门，水力闸门等水力机械中得到广泛应用。水力闸门等水力机械中得

9、到广泛应用。三、压强的表示方法及度量单位三、压强的表示方法及度量单位1 1、压强的表示方法、压强的表示方法1 1）绝对压强）绝对压强以完全真空为基准计量的压强。以完全真空为基准计量的压强。2 2）相对压强）相对压强以当地大气压强为基准计量的压强。以当地大气压强为基准计量的压强。表压：表压：真空：真空：完全真空 p=0大气压强 p=papo绝对压强绝对压强appapp 相对 压强（真空）相对压强 压强度量单位的换算关系压强度量单位的换算关系2 2、压强的量度单位、压强的量度单位压压强强度量方法度量方法单单位名称位名称单单位符号位符号 单单位位换换算关系算关系应应力力单单位法位法 帕帕 pa 1p

10、a=1N/m2液柱高度法液柱高度法 米水柱米水柱 mH2O 1mH2O=9.807 103pa液柱高度法液柱高度法毫米汞柱毫米汞柱 mmHg1mmHg=13.6mmH2O=133.3pa工程大气工程大气压压法法工程大气工程大气压压 at1at=10mH2O=736mmHg=9.807 104pa标准大气压（温度为标准大气压（温度为00时海平面上的压强，即时海平面上的压强，即760760mmHgmmHg）用符号）用符号atmatm表示，表示，1 1atmatm=101.325k=101.325kPaPa 1.判断下列点的压强大小判断下列点的压强大小P P11p p2=2=p p33p p4 4举

11、例举例P02.2.盛水的水池如图。已知液面压强盛水的水池如图。已知液面压强p p0 098.07kN98.07kNm m2 2，求水中求水中C C点以及池壁点以及池壁A A、B B点和池底点和池底D D点所受的静水压强。点所受的静水压强。解解A A、B B、C C三点在同一水平面上，三点在同一水平面上，水深为水深为1 1m m，所以压强为：，所以压强为：A A，B B，D D三点在固体壁面上，根据静压强的特性，其作用三点在固体壁面上，根据静压强的特性，其作用方向应垂直指向作用面（如图中所示），由于方向应垂直指向作用面（如图中所示），由于C C点位于流体点位于流体中，过中，过C C点可以作无数个

12、平面，因此，作用于点可以作无数个平面，因此，作用于C C点的压强可点的压强可以有无数个方向（如图中所示）。以有无数个方向（如图中所示）。四、压强的测量四、压强的测量 1.1.液柱式测压计液柱式测压计（1 1）测压管）测压管 测压管是一根直径均匀的玻璃管，直接连在需要测量压强的测压管是一根直径均匀的玻璃管，直接连在需要测量压强的容器上，以流体静力学基本方程式为理论依据。容器上，以流体静力学基本方程式为理论依据。相对压强相对压强真空真空优点：结构简单优点：结构简单缺点：只能测量较小的压强缺点：只能测量较小的压强（2 2）U U形管测压计（利用等压面）形管测压计（利用等压面）优点：可以测量较大的压强

13、优点：可以测量较大的压强p ph h1 11 12 2A Ah h2 2 2 1 1p pa（3 3）U U形管差压计（利用等压面）形管差压计（利用等压面）1Az2h2hB测量同一容器两个不同位置的压差测量同一容器两个不同位置的压差或不同容器的压强差。或不同容器的压强差。（4 4）倾斜微压计（可以测量较小的压强）倾斜微压计（可以测量较小的压强）了解了解（放大倍数）（放大倍数）（5 5）金属测压表工程中常用的金属测压表是弹簧式金属测压表，）金属测压表工程中常用的金属测压表是弹簧式金属测压表，可以用来测量相对压强和真空度。可以用来测量相对压强和真空度。五、流体静力学基本方程的物理意义五、流体静力学

14、基本方程的物理意义和几何意义和几何意义上式除以容重上式除以容重整理后得整理后得 1.1.物理意义物理意义在静止流体中任一点的单位位能与单位压能之和在静止流体中任一点的单位位能与单位压能之和（即单位势能）为常数（即单位势能）为常数2.2.几何意义几何意义n流体静力学基本方程中的各项都具有长度的量纲，可流体静力学基本方程中的各项都具有长度的量纲，可用几何高度来表示它的意义。在流体力学中常用水头用几何高度来表示它的意义。在流体力学中常用水头来表示一个高度。来表示一个高度。Z称为称为位置水头位置水头，称为称为压强水压强水头头，两水头相加称为测压管水头，它表示测压管水面，两水头相加称为测压管水头，它表示

15、测压管水面相对于某基准面的高度。相对于某基准面的高度。表示同一静表示同一静止液体中，所有各点的测压管水头都相等。止液体中，所有各点的测压管水头都相等。位位置置水水头头压压强强水水头头静静水水头头在重力作用下的连续均质不可压静止流体中，静水头线为水平线。在重力作用下的连续均质不可压静止流体中，静水头线为水平线。p02p2z2z11p1完全真空z112z2p2/AAAA基准面p1/pa/P2/p1/p1p0p2pa3.3.测压管两端分别与测点相连，测压管两端分别与测点相连，若管内是水，密度为若管内是水，密度为，压差计内是密度为，压差计内是密度为的水银，求的水银，求p。若。若管内是密度为管内是密度为

16、的空气，压差计内是密度为的空气，压差计内是密度为的水，的水，p如何。如何。解：作等压面解：作等压面举例举例h12若若管内为空气管内为空气4.4.某压差计如图所示，已知某压差计如图所示，已知h hA A=h hB B=1m，h h=0.5m。求：。求：p pA A-p pB B 。1 12 23 33 32 21 1解解：由图可知，面为等压面，由图可知，面为等压面，由于水银柱和水柱之间为空气，密度可忽略不计，则由于水银柱和水柱之间为空气，密度可忽略不计，则p2=p3，得得 同时，同时，5.5.一封闭水箱，如图所示，水面上压强一封闭水箱，如图所示，水面上压强p p0 0=85 kN/m2，求水面下求水面下h=1m点点C C的绝对压强、相对压强和真空压强。的绝对压强、相对压强和真空压强。已知当地大气压已知当地大气压 pa=98 kN/m2,=1000kg/m3。解：解：由压强公式由压强公式 得得C C点绝对压强为点绝对压强为 相对压强为负值，说明相对压强为负值，说明C C点存在真空。点存在真空。C C点的相对压强为点的相对压强为