流體力學(xué)流體性質(zhì)及靜力學(xué).pptVIP

,授課:陳禮 余華明 使用教材:流體力學(xué)及泵與風(fēng)機(jī),流體性質(zhì)及靜力學(xué)基本知識(shí),固體：既能承受壓力，也能承受拉力與抵抗拉伸變形。 流體：只能承受壓力，一般不能承受拉力與抵抗拉伸變形。 液體和氣體的區(qū)別： (1)氣體易于壓縮；而液體難于壓縮； (2)液體有一定的體積，存在一個(gè)自由液面；氣體能充滿任意形狀的容器，無一定的體積，不存在自由液面。 液體和氣體的共同點(diǎn)：兩者均具有易流動(dòng)性，即在任何微小切應(yīng)力作用下都會(huì)發(fā)生變形或流動(dòng)，故二者統(tǒng)稱為流體。,第一節(jié) 流體的主要力學(xué)性質(zhì) 一、壓縮性和熱脹性 1、液體 2、氣體,二、粘滯性 粘性：即在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，流體所產(chǎn)生的抵抗剪切變形的性質(zhì)。,三、粘度 動(dòng)力粘性系數(shù)m：又稱絕對(duì)粘度、動(dòng)力粘度、粘度，是反映流體粘滯性大小的系數(shù)，單位：Ns/m2。 運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)：又稱相對(duì)粘度，運(yùn)動(dòng)粘度。= m/,粘度的影響因素 1）流體種類。一般地，相同條件下，液體的粘度大于氣體的粘度。 2）壓強(qiáng)。對(duì)常見的流體，如水、氣體等，m值隨壓強(qiáng)的變化不大，一般可忽略不計(jì)。 3）溫度。是影響粘度的主要因素。當(dāng)溫度升高時(shí)，液體的粘度減小，氣體的粘度增加。,四、牛頓內(nèi)摩擦定律 牛頓內(nèi)摩擦定律： 液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰液層間所產(chǎn)生的切應(yīng)力與剪切變形的速率成正比。即 （N/m2 ，Pa） T切力，N； 切應(yīng)力， N/m2 ； 流層間接觸面積， m2 ； 垂直于速度方向的速度梯度，1/s；,第二節(jié) 流體靜壓力的分布規(guī)律 流體靜力學(xué)主要研究流體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律：它以壓強(qiáng)為中心，主要闡述流體靜壓強(qiáng)的特性，靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律,一、流體靜壓強(qiáng)特性 1.靜止流體表面應(yīng)力只能是壓應(yīng)力或壓強(qiáng)，且靜水壓強(qiáng)方向與作用面的內(nèi)法線方向重合。 流體不能承受拉力，且具有易流動(dòng)性。 2.作用于靜止流體同一點(diǎn)壓強(qiáng)的大小各向相等，與作用面的方位無關(guān)。,說明： 1） 靜止流體中不同點(diǎn)的壓強(qiáng)一般是不等的，同一點(diǎn)的各向靜壓強(qiáng)大小相等。 2） 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的實(shí)際流體，流體層間若有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則由于粘 性會(huì)產(chǎn)生切應(yīng)力，這時(shí)同一點(diǎn)上各向法應(yīng)力不再相等。,二、流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律 1、基本方程,1）僅在重力作用下，流體中某一點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)隨深度按線性規(guī)律增加。 2）僅在重力作用下，靜止流體中某一點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)等于表面壓強(qiáng)加上流體的容重與該點(diǎn)淹沒深度的乘積。 3）自由表面下深度h相等的各點(diǎn)壓強(qiáng)均相等只有重力作用下的同一連續(xù)連通的靜止流體的等壓面是水平面。 4）推廣：已知某點(diǎn)的壓強(qiáng)和兩點(diǎn)間的深度差，即可求另外一點(diǎn)的壓強(qiáng)值。,2、等壓面概念 等壓面（equipressure surface）： 是指流體中壓強(qiáng)相等（p=const）的各點(diǎn)所組成的面。 常見的等壓面有：自由液面和平衡流體中互不混合的兩種流體的界面。 只有重力作用下的等壓面應(yīng)滿足的條件： 1.靜止； 2.連通； 3.連通的介質(zhì)為同一均質(zhì)流體； 4.質(zhì)量力僅有重力； 5.同一水平面。 提問:右圖所示中哪個(gè)斷面為等壓面?,1、如圖所示的密閉容器中，液面壓強(qiáng)p09.8kPa，A點(diǎn)壓強(qiáng)為49kPa，則B點(diǎn)壓強(qiáng)為多少 ,在液面下的深度為多少 2、露天水池水深5m處的相對(duì)壓強(qiáng)為： A. 5kPa； B. 49kPa； C. 147kPa； D. 205kPa。,3、測(cè)壓管水頭 重力作用下的靜水力學(xué)基本方程又可寫為： 位置水頭z ：任一點(diǎn)在基準(zhǔn)面0-0以上的位置高度，表示單位重量流體從某一基準(zhǔn)面算起所具有的位置勢(shì)能，簡(jiǎn)稱位能。 測(cè)壓管水頭 p/g：表示單位重量流體從壓強(qiáng)為大氣壓算起所具有的壓強(qiáng)勢(shì)能，簡(jiǎn)稱壓能（壓強(qiáng)水頭）。 總水頭（ z+p/g）：?jiǎn)挝恢亓苛黧w的總勢(shì)能。 物理意義： 1. 僅受重力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)的流體中，任意點(diǎn)對(duì)同一基準(zhǔn)面的單位勢(shì)能為一常數(shù)，即各點(diǎn)總水頭相等，位頭增高，壓頭減小。 2. 在均質(zhì)（g=常數(shù)）、連通的液體中，水平面（z1 = z2=常數(shù)）必然是等壓面（p1 = p2 =常數(shù)）。,4、氣體壓力的計(jì)算 氣體密度相對(duì)液體而言很小，所以空間各點(diǎn)氣體壓力處處相等。 5、連通器和測(cè)壓管的概念 測(cè)壓管（pizometric tube）：是以液柱高度為表征測(cè)量點(diǎn)壓強(qiáng)的連通管。一端與被測(cè)點(diǎn)容器壁的孔口相連，另一端直接 和大氣相通的直管。適用范圍：適用于測(cè)量較小的壓強(qiáng)，但不適合測(cè)真空。 判斷：測(cè)壓管內(nèi)液柱的高度就是壓強(qiáng)水頭。,被測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)較大一般就用水銀測(cè)壓計(jì)與U形測(cè)壓計(jì)1、2,問題1：在如圖所示的密閉容器上裝有U形水銀測(cè)壓計(jì),其中1、2、3點(diǎn)位于同一水平面上，其壓強(qiáng)關(guān)系為： A. p1=p2=p3； B. p1p2p3； C. p1p2p3； D. p2p1p3。,問題2：如圖所示 A. p0=pa； B. p0pa； C. p0pa； D. 無法判斷。 問題3：如圖所示的密封容器，當(dāng)已知測(cè)壓管高出液面h=1.5m，求液面相對(duì)壓強(qiáng)p0，用水柱高表示。容器盛的液體是汽油。（ =7.35kN/m3） A. 1.5m； B. 1.125m； C. 2m； D. 11.5m。,問題4：金屬壓力表的讀數(shù)值是： A. 絕對(duì)壓強(qiáng)； C. 絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮海?B. 相對(duì)壓強(qiáng)； D. 相對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?問題5：一密閉容器內(nèi)下部為水，上部為空氣，液面下4.2m處測(cè)壓管高度為2.2m，設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?個(gè)工程大氣壓，則容器內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)為幾米水柱? A. 2m； C. 8m； B. 1m； D. -2m。,問題6：僅在重力作用下,靜止液體中任意一點(diǎn)對(duì)同一基準(zhǔn)面的測(cè)壓管水頭_？ 隨深度增加而增加； C. 隨深度增加而減少； B. 常數(shù)； D. 不確定。 問題7：試問圖示中A、 B、 C、 D點(diǎn)的測(cè)壓管高度，測(cè)壓管水頭。（D點(diǎn)閘門關(guān)閉，以D點(diǎn)所在的水平面為基準(zhǔn)面）,問題8：壓力表和測(cè)壓計(jì)上測(cè)得的壓強(qiáng)是絕對(duì)壓強(qiáng)還是相對(duì)壓強(qiáng)？ 問題9：盛有液體的敞口容器作自由落體時(shí)，容器壁面AB上的壓強(qiáng)分布如何？,問題10：若人所能承受的最大壓力為 1.274MPa（相對(duì)壓強(qiáng)），則潛水員的極限潛水深度為多少？ 問題11：為什么虹吸管能將水輸送到一定的高度？ 問題12：圖示兩種液體盛在同一容器中，且 ，在容器側(cè)壁裝 了兩根測(cè)壓管，試問圖中所標(biāo)明的測(cè)壓 管中水位對(duì)否？,例題講解 例1 設(shè)如圖所示，hv=2m時(shí)，求封閉容器A中的真空值。,例題講解 例2 由真空表A中測(cè)得真空值為17200N/m2。各高程如圖，空氣重量忽略不計(jì)，g1=6860N/m3，g2 =15680 N/m3 ，試求測(cè)壓管E. F. G內(nèi)液面的高