1、2023-1-111.2流体的静力学基础流体的静力学基础 1.2.11.2.1流体静压强及其特性流体静压强及其特性 1.2.1.1流体静压强流体静压强静压力静压力处于相对静止状态下的流体内部及流体与处于相对静止状态下的流体内部及流体与容器壁面之间垂直于接触面的作用力容器壁面之间垂直于接触面的作用力静压强静压强单体面积上流体的静压力单体面积上流体的静压力,符号符号“P ”,单位单位:N/m2(Pa )12023-1-12 FPAF00FP),(zyxfpA静压强静压强平均压强平均压强点压强点压强FPpavAFpFP0lim22023-1-131.2.1.2 静压强的特性静压强的特性(2)流体静压
2、强处处垂直于固体壁面流体静压强处处垂直于固体壁面固体壁面对流体的反作用力必然垂直指固体壁面对流体的反作用力必然垂直指向流体表面向流体表面(3)流体内部任一点的静压强大小与其作用流体内部任一点的静压强大小与其作用面的方向无关面的方向无关(1)流体具有各个方向上的静压强流体具有各个方向上的静压强32023-1-14作作用用面面界面界面液体与气体的接触面液体与气体的接触面液体与液体的接触面液体与液体的接触面 两部分流体两部分流体之间分界面之间分界面 流体与固体流体与固体之间接触面之间接触面自由液面自由液面42023-1-151.2.1.3流体静压强的物理意义及量度流体静压强的物理意义及量度(1)(1
3、)静压强的物理意义静压强的物理意义 静压静压强强 静压静压能能 单位体积流体的能量单位体积流体的能量 静压静压头头(2)(2)静压强的量度静压强的量度 国际单位国际单位工程单位工程单位N/m2或Paatm、at、mmHg、mmH2O 1atm=760mmHg=101325Pa=10332mmH2O1at=735.6mmHg=9.80665104Pa=10000mmH2O52023-1-161.2.1.4绝对压强、表压强和大气压强绝对压强、表压强和大气压强以环境大气压为起点以环境大气压为起点计算的压强计算的压强表压强表压强绝对压强绝对压强以绝对真空为起点以绝对真空为起点计算的压强计算的压强数值大
4、于或等于零数值大于或等于零表压强表压强 0,“正压正压”表压强表压强=0,“零压零压”表压强表压强(z(z1 1-z-z2 2)，则液面之下任一点的静压强为则液面之下任一点的静压强为：12pp 作用在液面上的静压强作用在液面上的静压强可以传递到液体内部任何点可以传递到液体内部任何点帕斯卡定律帕斯卡定律 位能位能 静压能静压能 若若z z1 1z z2 2，则有则有p p2 2pp1 1,即：即：92023-1-110压强相等的点压强相等的点组成的面组成的面等压面等压面判断等压面的条件：只有重力作用下判断等压面的条件：只有重力作用下的等压面应是静止、连通而且连通的的等压面应是静止、连通而且连通的
5、介质为同一均质流体的同一水平面。介质为同一均质流体的同一水平面。自由液面自由液面 互不相混的两液体的分界面互不相混的两液体的分界面 流体与固体的水平接触面流体与固体的水平接触面 2 2）令）令z z1 1=z=z2 2,则则p p1 1=p=p2 2，它说明静止的密度相同且它说明静止的密度相同且连续的流体中，同一水平面上流体静压强相等。连续的流体中，同一水平面上流体静压强相等。102023-1-1113）自由液面下任意深度处的压强）自由液面下任意深度处的压强 ghpp00gdzdp2211zgpzgp4）对可压缩流体对可压缩流体5）静力学方程的其它形式）静力学方程的其它形式平衡液体中压强的平衡
6、液体中压强的分布规律：分布规律：h，p静力学方程静力学方程112023-1-112【例例】封闭水箱如图所示。自由液面上的绝对压强封闭水箱如图所示。自由液面上的绝对压强p0122.6kPa，水箱内水深水箱内水深h3m，当地大气压当地大气压Pa88.26kPa。求（求（1）水箱内）水箱内绝对压强和相对压强的最大值。（绝对压强和相对压强的最大值。（2）如果）如果78.46kPa，求自由求自由液面上的相对压强、真空度或负压。液面上的相对压强、真空度或负压。)(1521038.910006.12230aAkpghpp)(74.6326.88152aaAAMkpppp相对压强：相对压强：【解解】（1）求压
7、强的最大值）求压强的最大值 绝对压强：绝对压强：0pAm3据静力学原理知：据静力学原理知：水箱底面的压强最大。水箱底面的压强最大。122023-1-113)(1)(097.0)(8.926.8846.7820OmHatmkppppaaM(2)当当P078.46kPa，其相对压强为其相对压强为:)(1)(097.0)(8.946.7826.8820OmHatmkppppaaU真空度真空度:负压的绝对负压的绝对值值132023-1-1141.2.2.2二流体静力学方程流体静力学方程窑炉中的热气体窑炉中的热气体 的静力学方程的静力学方程:)()(2211aagzpgzp)()()()2211aaaa
8、gzppgzpp（或或当当z z1 1zz2 2时，有时，有p p1 1pp2 2，上部截面的静压强大于下部截面上部截面的静压强大于下部截面考虑大气考虑大气浮力的影响浮力的影响142023-1-1151.2.2.3流体静力学基本方程式的应用流体静力学基本方程式的应用（1）液压机的工作原理）液压机的工作原理油压千斤顶的工作原理如图。油压千斤顶的工作原理如图。按帕斯卡原理：按帕斯卡原理：2244DGdfp2)(dDfG 用较小的力用较小的力f，能举起较重的重物能举起较重的重物G，其增大的倍数，与大小直径比值（其增大的倍数，与大小直径比值（D/d）的平方成正比。的平方成正比。152023-1-116
9、（2）U形液柱测压计形液柱测压计 U形测压计的工作原理如图。形测压计的工作原理如图。1）测设备中两点的压差）测设备中两点的压差 被测流体为液体被测流体为液体1p2phhaa（工作液）)(1hhgppaghhgppa2ghhgphgghp21ghppp)(21据据静静力力学学原原理理162023-1-1172）测设备中的表压强）测设备中的表压强被测流体为气体被测流体为气体ghp被测流体为液体被测流体为液体 ghppa)(被测流体为气体被测流体为气体 ghppa172023-1-118【例】【例】如图，若被测流体为水，测压计工作介质为水银，如图，若被测流体为水，测压计工作介质为水银，水银面高差水银面高差h0.25m，求压强差求压强差p1-p2。)(3090025.08.9)100013600()(21aPghppp【解】解】据据U形测压计的工作原理可知：形测压计的工作原理可知：1h218
