导图社区 流体静力学(1-6节)
流体静力学知识导图,整理的内容有流体静压力及其特性、流体平衡微分方程、流体静力学方程、压力的表征及相互关系。
这是一篇关于流体的有旋运动和无旋运动(5-6)的思维导图,包括几种基本的平面有势流动和有势流动的叠加两部分。
流体的有旋运动和无旋运动(1-4章)学习笔记,知识点有流体运动微团的分析、平面流与流函数、势流与速度势函数。
流体静力学知识导图,整理的内容有液体的相对平衡、液柱式测压计原理、静止液体作用在曲面上的总压力、静止液体作用在平面上的总压力。
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流体静力学(1-6节)
流体静压力及其特性
流体静压力的方向与作用面相垂直,并指向作用面的内法线方向
静止流体中任一点流体静压力的数值与作用面在空间的方位无关,只是该点坐标的函数。也就是说,在静止流体中的任一点处,来自各个方向的流体静压力值均相等
流体平衡微分方程
形式
适用范围
既适用于静止的流体,也适用于相对静止的流体
不但适用于不可压缩流体,而且也适用于可压缩流体
既适用于理想流体,也适用于粘性流体。
等压面
静止流体中压力相等的各点所组成的面称为等压面
特性
不可压缩流体中,等压面与等势面相重合
在平衡流体中,作用于任一点的质量力必定垂直于通过该点的等压面
例如,对于只有重力作用的静止流体,因重力的方向总是垂直向下的,所以其等压面必定是水平面
两种互不相混的流体处于平衡状态时,其分界面必定为等压面。如处于平衡状态下的油水分界面、气水分界面等都是等压面。
等压面微分方程
流体静力学方程
重力流体
作用在流体上的质量力只有重力的流体简称为重力流体。
对于不可压缩流体
意义
力学
平衡状态下的不可压缩重力流体所受到的静压和位压彼此平衡
p 为单位面积上流体所受的法向力,即流体的静压力
γz 为单位底面积、z 高度的流体柱具有的重力,简称位压
能量意义
在重力作用下静止流体中各点的单位重量流体的总势能是相等的
z 表示单位重量流体相对于某一基准面的位能,称为比位能
p/γ 表示单位重量流体的压力能,即单位重量流体所做的推动功 pV/G=p/γ,称为比压力能
几何意义
表示静止流体中各点的测压管压头都是相等的
p/γ 表示单位重量流体的压力能与一段液柱的高度相当,称之为压力高度,或称为压力压头或静压头
z 为流体质点距某一基准面的高度,称为位置高度,或称为几何压头或位压头。它们的单位都是米。
静压头与位压头之和(p/γ+z)称为测压管压头
应用
在重力作用下的静止液体中,静压力 p 随深度 h 按线性规律变化。即随深度 h 增加,液体静压力 p 值随之成正比地增大
静止液体内任一点的静压力由两部分组成:一部分是自由液面上的压力 p0;另一部分是底面积为 1,深度为 h、重度为 γ 的一段液体柱的重量 γh。
在静止液体中,位于同一深度(h=常数)的各点的静压力都相等。即静止液体内任一 水平面都是等压面
静止液体表面上所受到的压力 p0(即外部压力),能够大小不变地传递到液体内部的每一点上去。此即帕斯卡定律
适用条件
只受重力作用的不可压缩的静止流体。
压力的表征及相互关系
(P)绝对压力
以没有流体分子存在的完全真空时的绝对零压力(p=0)为基准来度量流体的压力,
(Pm)相对压力
以同一高度的当地大气压力为基准来度量流体的压力
(Pv)真空度
流体的绝对压力小于当地大气压力所产生真空的程度
相互关系
大气浮力作用下的静力学方程
作用在流体上的力
类型
表面力
作用在所研究的流体的表面上,并且与流体的表面积成正比的力。
单位表面积上所作用的表面力 单位:
法向应力
切向应力
一般可分解成两个分力
与流体表面相垂直的法向力 P
与流体表面相切的切向力 T
表面张力是一种特殊类型的表面力
质量力
质量力是指作用在流体的所有质点上,并且和流体的质量成正比的力。
分类
在重力场中的重力;带电流体所受的静电力,电磁力等都是质量力
研究流体的加速运动时,虚加在流体质点上的惯性力也属于质量力。惯性力的大小等于质量乘以加速度,其方向与加速度的方向相反
单位质量力 单位N/kg 或N/m2
作用在单位质量流体上的质量力
习惯用投影表示(直角坐标系)