1、流体力学流体力学流体力学流体力学流体的宏观平衡流体的宏观平衡流体力学流体力学流体的运动规律流体的运动规律流体静力学流体静力学流体动力学流体动力学流体力学流体力学第二章第二章 流体静力学流体静力学流体静力学流体静力学绝对静止绝对静止相对静止相对静止静止静止流体处于平衡时流体处于平衡时的力学规律的力学规律流体力学流体力学流体静力学概述流体静力学概述一、流体静压强及其特性一、流体静压强及其特性二、重力场中流体静压强的分布二、重力场中流体静压强的分布三、压强测量三、压强测量四、作用在壁面上的流体静压力四、作用在壁面上的流体静压力流体力学流体力学2.1 作用在流体上的力作用在流体上的力质量力质量力单位质
2、量力单位质量力流体力学流体力学作用在流体上的力作用在流体上的力2表面力表面力法向力法向力切向力切向力压强压强p切应力切应力 流体力学流体力学流体静压强流体静压强流体静压强流体静压强B A pIIICD流体力学流体力学流体静压强流体静压强流体静压强的方向垂直于流体静压强的方向垂直于作用面，并指向流体内部作用面，并指向流体内部流体静压强的特性流体静压强的特性1流体力学流体力学流体静压强的特性流体静压强的特性2静止流体任意点处静压强的大小与其作静止流体任意点处静压强的大小与其作用面方位无关，只是作用点位置的函数用面方位无关，只是作用点位置的函数dxdydzf61 dydzpx21dxdzpy21流体
3、力学流体力学流体静压强的特性流体静压强的特性2dxdypz21Apn 理想流体中压强的特性？理想流体中压强的特性？理想流体压强理想流体压强 流体力学流体力学流体静压强的方向垂直于流体静压强的方向垂直于作用面，并指向流体内部作用面，并指向流体内部静止流体任意点处静压强的大小与其作静止流体任意点处静压强的大小与其作用面方位无关，只是作用点位置的函数用面方位无关，只是作用点位置的函数流体静压强的特性流体静压强的特性3流体力学流体力学2.2 流体平衡的微分方程式流体平衡的微分方程式zyxf yypp 21 yypp 21 xxpp 21 xxpp 21 zzpp 21 zzpp 21 流体力学流体力学
4、流体平衡的微分方程式流体平衡的微分方程式1zyxf 0 zyxp 静止流体平衡方程欧拉平衡方程静止流体平衡方程欧拉平衡方程 静止流体中压强的变化由质量力引起静止流体中压强的变化由质量力引起流体力学流体力学101010 xyzpfxpfypfz 静止流体平衡方程欧拉平衡方程静止流体平衡方程欧拉平衡方程流体平衡的微分方程式流体平衡的微分方程式2流体力学流体力学力势函数力势函数yxyzzxffyxffzyffxz 力势函数力势函数W(x,y,z)101010 xyzpfxpfypfz 流体力学流体力学等压面等压面等压面微分方程等压面微分方程等压面处处与质量力合力垂直等压面处处与质量力合力垂直等压面即
5、为等势面等压面即为等势面流体力学流体力学2.3 重力场中的平衡流体重力场中的平衡流体条件条件方程方程 01010010zpgypxp 压强只是压强只是 z 的函数，的函数，z 方向压强梯度为负方向压强梯度为负流体力学流体力学不可压缩流体压强分布不可压缩流体压强分布1均质不可压缩流体均质不可压缩流体流体力学流体力学不可压缩流体压强分布不可压缩流体压强分布2公式的意义公式的意义流体力学流体力学几何意义和能量意义几何意义和能量意义1dpgdz 流体静压强分布的另一种表达方式流体静压强分布的另一种表达方式 pgzconst 流体力学流体力学几何意义和能量意义几何意义和能量意义2同一种静止流体中任意点的
6、同一种静止流体中任意点的z+p/总是常数总是常数几何意义几何意义 流体力学流体力学几何意义和能量意义几何意义和能量意义3流体力学流体力学几何意义和能量意义几何意义和能量意义4同一种静止流体中各点水静能头均相等同一种静止流体中各点水静能头均相等流体力学流体力学几何意义和能量意义几何意义和能量意义5能量意义能量意义 同种静止流体中各点的总势能相等同种静止流体中各点的总势能相等流体力学流体力学帕斯卡原理帕斯卡原理充满液体的连通器内，一点的压强变化可充满液体的连通器内，一点的压强变化可瞬时间传递到整个连通器内瞬时间传递到整个连通器内流体力学流体力学2.4 压强测量压强测量基准基准流体力学流体力学绝对压
7、强绝对压强、表压、真空压强、表压、真空压强流体力学流体力学相互关系相互关系 +计示压强计示压强绝对压强绝对压强=地方大气压强地方大气压强 -真空压强真空压强流体力学流体力学大气压强的测量大气压强的测量1标准大气压标准大气压1.013 105Pa760mmHgH 流体力学流体力学压强的单位压强的单位：。：大气压大气压(at、atm),巴巴(bar),液柱高度。液柱高度。2/11mNPa 1atm=1.013 105Pa=760 mm(Hg)=10.33 m(H2O)标准大气压标准大气压1at=1kgf/cm2=0.981 105Pa=10 m(H2O)工程大气压工程大气压流体力学流体力学单管测压
8、计单管测压计(测压管测压管)单管测压计缺点单管测压计缺点流体力学流体力学U型管测压计型管测压计1流体力学流体力学U型管测压计型管测压计2U型管测压计特点型管测压计特点1122ghghpAm 22gh 流体力学流体力学pm A 水 h h1 h3 h2 B 空气 汞 酒精 U U形管测压计形管测压计3 流体力学流体力学差压计差压计流体力学流体力学倾斜式测压计（微压计）倾斜式测压计（微压计）通常用来测量气体压强通常用来测量气体压强流体力学流体力学2.7 液体的相对平衡液体的相对平衡一圆桶中盛有水，静止时自由面为一圆桶中盛有水，静止时自由面为_当圆桶以匀加速度作水平运动时，自由当圆桶以匀加速度作水平
9、运动时，自由面为面为_。当圆桶以匀角速度绕中心轴。当圆桶以匀角速度绕中心轴作等速旋转时，自由面为作等速旋转时，自由面为_。流体力学流体力学aX=-agx匀加速度直线运动匀加速度直线运动液体的相对平衡液体的相对平衡2流体力学流体力学等角速转动液体的平衡等角速转动液体的平衡1非惯性系，相对静止问题非惯性系，相对静止问题相对静止平衡微分方程相对静止平衡微分方程流体力学流体力学等角速转动液体的平衡等角速转动液体的平衡2xfx2 yfy2 gfz 流体力学流体力学等角速转动液体的平衡等角速转动液体的平衡301010122 zpgypyxpx 流体力学流体力学等角速转动液体的平衡等角速转动液体的平衡4等压
10、面等压面流体力学流体力学等角速转动液体的平衡等角速转动液体的平衡5压强分布压强分布gdzydyxdxdp 22Cgzrp 2220222pgzrp p0流体力学流体力学2.5 平衡流体对壁面的作用力平衡流体对壁面的作用力静止流体中压强的分布规律静止流体中压强的分布规律静止流体对固体壁面作用的静止流体对固体壁面作用的总压力总压力(大小大小,方向方向,作用点作用点)流体力学流体力学作用在平面上的流体静压力作用在平面上的流体静压力111CACAxxdAAyydAA AxdAyI2流体力学流体力学作用在平面上的流体静压力作用在平面上的流体静压力2 sinCCyh 流体力学流体力学压力中心（压力中心（x
11、D，yD）1平行力系对平行力系对 x 轴的力矩之轴的力矩之和等于合力对和等于合力对 x 轴的力矩轴的力矩FyydFD 流体力学流体力学压力中心（压力中心（xD，yD）2压力中心压力中心 yD表压压力中心表压压力中心 yD流体力学流体力学压力中心（压力中心（xD，yD）3表压压力中心表压压力中心 xDFxxdFD 流体力学流体力学常见表面图形的惯性矩和离心矩常见表面图形的惯性矩和离心矩作用在平面上的流体静压力作用在平面上的流体静压力3流体力学流体力学平面静压力思考题平面静压力思考题四种敞口盛水容器的底面积相同，水位高四种敞口盛水容器的底面积相同，水位高相同。容器中水的重量比为（自左向右）相同。容
12、器中水的重量比为（自左向右）9:1:10:2，确定底部所受总压力，确定底部所受总压力流体力学流体力学平面上的流体静压力例题平面上的流体静压力例题流体力学流体力学平面上的流体静压力例题平面上的流体静压力例题1FCFgAh N1023.1441108.910623 AyIyyCxCCD 441dIxC 流体力学流体力学平面上的流体静压力例题平面上的流体静压力例题160sinCChy 24225.060sin10225.060sin10 Dy m6366.11 CDyyFM mN1007.15 流体力学流体力学平面上的流体静压力例题平面上的流体静压力例题2 AghpFCs AygpgIyyCsxCCD sinsin 流体力学流体力学 2-2 2-4 2-18（1）、（）、（3）习习 题题流体力学流体力学小结小结1流体静压强的特性流体静压强的特性绝对压强、计示压强、真空压强绝对压强、计示压强、真空压强流体力学流体力学小结小结2液柱式测压计液柱式测压计几个概念几个概念流体力学流体力学小结小结3公式公式流体力学流体力学小结小结4流体力学流体力学小结小结5 sinCCyh
