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1.2 流体静力学. 1.2.1 流体的压强及其特性 压强: 作用于流体单位表面积上的法向表面力,习惯上称为压力。 静压强: 流体处于静止状态时的压强 。. 平均压力:. 任一点压力:. 单位: Pa ( N/m 2 ), mmH 2 O , mmHg , atm , at , kgf/cm 2 注意 : 不同单位之间的换算. P / MPa. 表压. 绝对压力. 真空度. 大气压. 绝对压力. 0. 绝对零压线. 绝对压力 , 表压和真空度的关系. 压力的基准:. 表压 : 以当时当地大气压为基准的压力( g )。.
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1.2 流体静力学 1.2.1 流体的压强及其特性 压强:作用于流体单位表面积上的法向表面力,习惯上称为压力。 静压强:流体处于静止状态时的压强。 平均压力: 任一点压力: 单位:Pa(N/m2),mmH2O,mmHg, atm ,at, kgf/cm2 注意 :不同单位之间的换算
P / MPa 表压 绝对压力 真空度 大气压 绝对压力 0 绝对零压线 绝对压力,表压和真空度的关系 压力的基准: 表压:以当时当地大气压为基准的压力(g)。 绝压:以绝对零压为基准的压力(a) 真空度:绝对压力低于大气压 时, 大气压与绝压之差
P / MPa P / MPa 大气压 测定压力 真空度 表压 大气压 绝对压力 大气压 测定压力 绝对压力 大气压 0 0 绝对零压线 绝对零压线 真空度与绝对压力的关系 表压与绝对压力的关系 流体压力的重要特性: ① 流体压力处处与它的作用面垂直,并且总是指向流体的作用面 ② 流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关
1.2.2 流体静力学基本方程式 (1) 对静止的流体中任取的一微元立方体进行受力分析 ① 作用于微元流体上的表面力
② 作用于微元流体上的质量力 (2) 欧拉方程和流体静力学方程式 流体处于静止状态,在各方向上:
z O x y 同理: 上式称为欧拉平衡方程。
po p1 1 h1 zo z1 2 z2 p2 当流体所受的质量力仅为重力时: 表明: 静止流体在同一水平面上的压力是相等的。 故有: 重力场中的压力分布 代入边界条件并积分得: 注意:以上方程仅适用于重力场中静止的不可压缩流体
p1 p2 p 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 (3) 关于静力学方程的讨论 ① 等压面 定义:静止、连续的均质流体,处于同一水平面上的各点压力相等 实例:
po p1 1 h1 zo z1 2 z2 p2 ③p0变化某一数值,则 p改变同样大小数值—压力的可传递性 ④ 静止流体内部,各不同截面上的压力能和势能两者之和为常数。 或 重力场中的压力分布
p = 0 h p0 气压计 p0 h p 测压管 1.2.3 流体静力学基本方程式的应用 (1) 压力的测量 ① 测压管和气压计 气压计: 测压管: 表压: 绝压:
1 2 p1 p2 1 2 z2 z1 R 0 0 U 形管压差计 ② U形管压差计 选基准面列静力学方程
1 p1 1 pa z1 R 0 0 若U形管压差计一端与大气相通,则可测得表压(或绝压)。
p p 1 2 R R 1 α 倾斜液柱压差计 ③ 倾斜液柱压差计
p2 p1 ρc R ρA 微差压差计 ④ 微差压差计
0 0 R z1 z2 1 2 p1 p2 1 2 ⑤ 倒U形管压差计 倒U形管压差计
气 气 液 p 水 溢流 h 0 0 0 安全液封 p 0 0 h0 . 水 气体 煤气柜 (2) 液封高度 目的: ① 恒定设备内的压力, 防止超压; ② 防止气体外泄; 水封 液封高度计算:
p0 p1 F h a mg p2 b (b) (c) (a) 液体内物体的受力分析 (3)浮力 物体所受浮力:流体施加于该物体各表面上的总压力在垂直 方向上的代数和。