任務(wù)三流體力學(xué)

1、 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊任任務(wù)務(wù)三三 流體力流體力學(xué)學(xué) 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 能力目標(biāo)能力目標(biāo):1. 理解流體與固體、流體與氣體的主要區(qū)別；理解流體與固體、流體與氣體的主要區(qū)別； 2. 理解作用在流體上的質(zhì)量力與表面力；理解作用在流體上的質(zhì)量力與表面力； 3. 連續(xù)性方程的應(yīng)用。連續(xù)性方程的應(yīng)用。 學(xué)習(xí)任務(wù)：學(xué)習(xí)任務(wù)：1. 流體與固體、液體與氣體的主要區(qū)別；流體與固體、液體與氣體的主要區(qū)別；2. 流體的密度、比容、重度、壓縮性、膨脹性、流體的密度、比容、重度、壓縮性、膨脹性、 黏性、表面張力、含氣量及空氣

2、分離壓力等；黏性、表面張力、含氣量及空氣分離壓力等；3. 連續(xù)性方程的應(yīng)用連續(xù)性方程的應(yīng)用教學(xué)方法：教學(xué)方法：引導(dǎo)文教學(xué)法引導(dǎo)文教學(xué)法【學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境】分析主機(jī)空氣、滑油、分析主機(jī)空氣、滑油、淡水溫度淡水溫度調(diào)節(jié)注意事項(xiàng)調(diào)節(jié)注意事項(xiàng) 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊學(xué)習(xí)領(lǐng)域?qū)W習(xí)領(lǐng)域：流體力學(xué)：流體力學(xué)學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境：分析主機(jī)空氣、滑油、淡水溫度調(diào)節(jié)注意事項(xiàng)分析主機(jī)空氣、滑油、淡水溫度調(diào)節(jié)注意事項(xiàng)工作任務(wù)工作任務(wù)：連續(xù)性方程的應(yīng)用：連續(xù)性方程的應(yīng)用具體任務(wù)：具體任務(wù)：流體與固體、流體與氣體的區(qū)別；流體與固體、流體與氣體的區(qū)別； 流體的主要物理參數(shù)流體的主要物

3、理參數(shù)；連續(xù)性方程的應(yīng)用；連續(xù)性方程的應(yīng)用 引導(dǎo)文1.流體與固體的主要區(qū)別流體與固體的主要區(qū)別 2.液體與氣體的主要區(qū)別液體與氣體的主要區(qū)別 3.質(zhì)量力和表面力質(zhì)量力和表面力 4.流體的密度和重度流體的密度和重度 5.流體的壓縮性和膨脹性流體的壓縮性和膨脹性 .流體的動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、流體的動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、 相對(duì)相對(duì)黏度的概念黏度的概念.溫度和壓強(qiáng)對(duì)黏度的影響溫度和壓強(qiáng)對(duì)黏度的影響 .液體的表面張力、含氣量及空液體的表面張力、含氣量及空氣分離壓氣分離壓 .連續(xù)性方程的應(yīng)用連續(xù)性方程的應(yīng)用 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊【任務(wù)描述任務(wù)描述】如圖1-3-1

4、所示，是某輪主機(jī)海水管路圖，一般情況只需開(kāi)一臺(tái)泵就可以供應(yīng)主機(jī)空冷器，主機(jī)淡水冷卻器，主機(jī)滑油冷卻器的冷卻水，但是海水溫度和柴油機(jī)負(fù)荷經(jīng)常變化，為了維持主機(jī)掃氣溫度、滑油溫度、淡水溫度的穩(wěn)定，需要調(diào)整空冷器、淡水冷卻器、滑油冷卻器的冷卻水量，假如滑油冷卻器需要的冷卻量最大，空冷器次之，淡水冷卻器需要的冷卻量最小。運(yùn)用連續(xù)性方程討論分析該如何調(diào)節(jié)，他們之間有什么影響關(guān)系，另外，如果需要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)管路，需要采用不同的管子直徑，討論分析，如何設(shè)計(jì)管路比較合理；在選擇管子直徑時(shí)，需要考慮哪些因素。 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊固固 體體流流 體體剪力作用剪力作用

5、變形微小變形微?。◤椥宰冃?、塑（彈性變形、塑性變形）性變形）變形很大變形很大（易流動(dòng)性易流動(dòng)性）剪力消失剪力消失變形恢復(fù)變形恢復(fù)或部分恢復(fù)或部分恢復(fù)不能恢復(fù)不能恢復(fù)剪切力剪切力變形量變形量變形速度變形速度微元排列改變微元排列改變物理特性破壞物理特性破壞不受影響不受影響一、流體與固體的主要區(qū)別一、流體與固體的主要區(qū)別 1、流體的易流動(dòng)性、流體的易流動(dòng)性 ：【背景知識(shí)背景知識(shí)】 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 固體表面之間的摩擦是固體表面之間的摩擦是滑動(dòng)滑動(dòng)摩擦，摩擦力與固體表摩擦，摩擦力與固體表面狀況有關(guān)；面狀況有關(guān)； 流體流體與與固體固體表面可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的

6、接觸，達(dá)到表面可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的接觸，達(dá)到表面表面不滑移不滑移。（接觸速度。（接觸速度= 0） 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 分子間距離小、無(wú)形狀、有一定的體分子間距離小、無(wú)形狀、有一定的體 積、積、不易壓縮不易壓縮、存在自由（液）面。、存在自由（液）面。液液 體體 分子間距離大、既無(wú)形狀，也無(wú)體積，分子間距離大、既無(wú)形狀，也無(wú)體積，易壓縮。易壓縮。氣氣 體體 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊液體與氣體的主要區(qū)別液體與氣體的主要區(qū)別液液 體體氣氣 體體體體 積積能保持能保持不能保持不能保持形形 狀狀無(wú)固定無(wú)固定無(wú)固定無(wú)固定壓

7、縮性壓縮性小小大大膨脹性膨脹性小小大大 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊*V 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊0nnpp p npnnnpnnpp 0nnpnnp三、質(zhì)量力三、質(zhì)量力（body force ）和表面力和表面力(surface force) Vm 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊VmV0lim3mkg1v1. 密度：密度： 比容：比容：gCOHod42 2. 重度：重度： 比重：比重：3mN3mk g 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊五、流體的壓

8、縮性和膨脹性五、流體的壓縮性和膨脹性pp 1.流體的壓縮性流體的壓縮性 流體分子間有一定的間隙，當(dāng)溫度保持不變，流體所流體分子間有一定的間隙，當(dāng)溫度保持不變，流體所受的壓強(qiáng)增加，其體積縮小的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性受的壓強(qiáng)增加，其體積縮小的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性 -體積彈性模量體積彈性模量 由于壓強(qiáng)增加，體積縮小，由于壓強(qiáng)增加，體積縮小， 與與 異號(hào)，表達(dá)式異號(hào)，表達(dá)式中加一負(fù)號(hào)，流體的體積壓縮系數(shù)恒為正值。中加一負(fù)號(hào)，流體的體積壓縮系數(shù)恒為正值。 pconst1vpdpEd 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊2.流體的膨脹性流體的膨脹性 (thermal exp

9、ansion) 當(dāng)當(dāng)壓強(qiáng)一定壓強(qiáng)一定時(shí)，流體時(shí)，流體溫度變化時(shí)體積改變溫度變化時(shí)體積改變的性質(zhì)稱為的性質(zhì)稱為流體的膨脹性，膨脹性的大小用溫度膨脹系數(shù)來(lái)表示。流體的膨脹性，膨脹性的大小用溫度膨脹系數(shù)來(lái)表示。 式中：式中： 為為溫度增量溫度增量； 為相應(yīng)的體積變化率。為相應(yīng)的體積變化率。由于溫度升高體積膨脹，故二者同號(hào)。由于溫度升高體積膨脹，故二者同號(hào)。 單位為單位為 1/K 1/K 或或 1/1/。TdVTVdT dTdVV 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊流體的黏滯流體的黏滯內(nèi)摩擦力（黏性力）：內(nèi)摩擦力（黏性力）： 當(dāng)流體在外力作用下，流體微團(tuán)間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)當(dāng)

10、流體在外力作用下，流體微團(tuán)間出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨之產(chǎn)生時(shí)，隨之產(chǎn)生一對(duì)阻礙一對(duì)阻礙流體層間流體層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的的摩擦力摩擦力 流體的黏性流體的黏性（黏滯性）：（黏滯性）： 是流體的重要屬性之一。是產(chǎn)生內(nèi)是流體的重要屬性之一。是產(chǎn)生內(nèi)摩擦力摩擦力的主要的主要原因。原因。 產(chǎn)生黏性的原因產(chǎn)生黏性的原因： 流體層之間分子流體層之間分子內(nèi)聚力內(nèi)聚力和分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量和分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量交換。交換。六、六、溫度和壓強(qiáng)對(duì)黏度的影響溫度和壓強(qiáng)對(duì)黏度的影響 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊. .流體的粘度流體的粘度dydx（）動(dòng)力黏度（）動(dòng)力黏度 (dynami

11、c viscosity)根據(jù)牛頓粘性定律可得根據(jù)牛頓粘性定律可得（Pas) 一般僅隨溫度變化，一般僅隨溫度變化，液體溫度液體溫度黏度黏度，氣體溫度氣體溫度黏度黏度。（）運(yùn)動(dòng)黏度（）運(yùn)動(dòng)黏度 (kinematic viscosity)(m2/s) 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 （）流體流體的相對(duì)黏度的相對(duì)黏度工業(yè)黏度計(jì)幾種類(lèi)型工業(yè)黏度計(jì)幾種類(lèi)型相對(duì)黏度是其它流體相對(duì)黏度是其它流體相對(duì)于水相對(duì)于水的黏度，又稱為條件黏度。的黏度，又稱為條件黏度。美國(guó)：美國(guó)：Saybolt （SSU） 英國(guó)：英國(guó)：Redwood（R） 我國(guó)、德國(guó)等：我國(guó)、德國(guó)等：Engler （

12、0E） （）恩氏粘度（）恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)黏度、動(dòng)力黏度之間的換算與運(yùn)動(dòng)黏度、動(dòng)力黏度之間的換算0420000.0631(0.0731)10/0.00580.0067.avEmsEEP sE 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 壓強(qiáng)：溫度：壓強(qiáng)：溫度：壓強(qiáng)壓強(qiáng)流體流體的的黏度黏度(氣體和液體氣體和液體)溫度溫度液體液體的黏度的黏度氣體氣體的黏度的黏度液體黏滯性液體黏滯性分子間的分子間的吸引力吸引力氣體黏滯性氣體黏滯性分子不規(guī)則分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng).壓力和溫度對(duì)流體粘度的影響壓力和溫度對(duì)流體粘度的影響 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模

13、塊七、七、液體的表面張力、含氣量及空氣分離壓液體的表面張力、含氣量及空氣分離壓1. 液體的表面張力液體的表面張力 (surface tension) 在液體的在液體的自由表面上自由表面上，由于自由表面兩側(cè)分子，由于自由表面兩側(cè)分子引力不平衡，使自由表面上液體分子受有極其微小引力不平衡，使自由表面上液體分子受有極其微小的力，這種表面上所受的拉力稱為表面張力。的力，這種表面上所受的拉力稱為表面張力。 細(xì)玻璃管插入細(xì)玻璃管插入水水中，液面在中，液面在細(xì)管中細(xì)管中上升上升（凹面（凹面 ）浸潤(rùn)現(xiàn)象。浸潤(rùn)現(xiàn)象。 細(xì)玻璃管插入細(xì)玻璃管插入水銀水銀中，液面中，液面在細(xì)管中在細(xì)管中下降下降（凸面（凸面 ） 非浸

14、潤(rùn)現(xiàn)象非浸潤(rùn)現(xiàn)象 。 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊2. 液體的含氣量液體的含氣量含氣量是指液體中所含氣體按體積計(jì)算的百分比含氣量是指液體中所含氣體按體積計(jì)算的百分比 氣氣 體體 混入氣體混入氣體氣泡氣泡懸浮于懸浮于油液中油液中 溶入氣體溶入氣體溶解溶解狀態(tài)于狀態(tài)于油液中油液中混入量：混入量：取決取決于油液的性質(zhì)于油液的性質(zhì)溶解量：溶解量：正比正比于絕對(duì)壓強(qiáng)于絕對(duì)壓強(qiáng) 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊3. 液體的空氣分離壓液體的空氣分離壓 空氣分離壓與液體的的種類(lèi)、溫度、空氣溶解量空氣分離壓與液體的的種類(lèi)、溫度、空氣溶解量和

15、混入量有關(guān)。和混入量有關(guān)。 在常態(tài)下液體本身溶解有在常態(tài)下液體本身溶解有612%（體積）的空氣。（體積）的空氣。溶解度溶解度 pp溶溶解度解度p 溶解度溶解度P （1.31.6）kPa 大量氣泡析出時(shí)：大量氣泡析出時(shí)：p液體在該溫度下液體在該溫度下的空氣的空氣分離壓分離壓。 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊八、連續(xù)性方程及應(yīng)用八、連續(xù)性方程及應(yīng)用0t222111.dAVdAV0t1.管流連續(xù)方程管流連續(xù)方程 (equation of continuity) （1） 微元流束的連續(xù)方程微元流束的連續(xù)方程 流進(jìn)控制體流體質(zhì)量流進(jìn)控制體流體質(zhì)量- -流出流出= =質(zhì)

16、量增量質(zhì)量增量 對(duì)于定常流動(dòng)：對(duì)于定常流動(dòng)：根據(jù)根據(jù)質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒定律得：定律得：dtdAVdAV.222111 沿微元流束任意截沿微元流束任意截面上的質(zhì)量流量都是面上的質(zhì)量流量都是相等的相等的 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊結(jié)結(jié) 論論對(duì)于不可壓縮流體的流動(dòng)對(duì)于不可壓縮流體的流動(dòng) :120t微元流束的連續(xù)方程可寫(xiě)為微元流束的連續(xù)方程可寫(xiě)為: 2211ddAVAV 對(duì)于不可壓縮流體的流動(dòng)，無(wú)論是定常對(duì)于不可壓縮流體的流動(dòng)，無(wú)論是定常流動(dòng)還是非定常流動(dòng)，沿微元流束任意截流動(dòng)還是非定常流動(dòng)，沿微元流束任意截面上的面上的體積流量都是相等體積流量都是相等的。的。 項(xiàng)

17、目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊（）總流的連續(xù)方程（）總流的連續(xù)方程 將微小流束連續(xù)性方程兩邊對(duì)相應(yīng)的有效斷面將微小流束連續(xù)性方程兩邊對(duì)相應(yīng)的有效斷面A1及及A2進(jìn)行積分可得：進(jìn)行積分可得：121 11222AAv dAv dA 對(duì)于定常流動(dòng)，總流連續(xù)方程：對(duì)于定常流動(dòng)，總流連續(xù)方程： 12ddAAAVAV111222AUAU常量UA不可壓縮流體不可壓縮流體 常量常量UA總流過(guò)流斷面上的平均速度與其面積成反比總流過(guò)流斷面上的平均速度與其面積成反比 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊連續(xù)方程適用范圍連續(xù)方程適用范圍21ddAAAVA

18、V1122AUAU常量UA不可壓縮不可壓縮流體流體定常流動(dòng)定常流動(dòng)非定常流動(dòng)非定常流動(dòng)瞬瞬 時(shí)時(shí)瞬瞬 時(shí)時(shí)瞬瞬 時(shí)時(shí) 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊（）具有分支管道的總流連續(xù)方程（）具有分支管道的總流連續(xù)方程取控制體時(shí)，要把管道的各分支部分都包括在內(nèi)取控制體時(shí)，要把管道的各分支部分都包括在內(nèi) 定常流動(dòng)，總流連續(xù)方程為定常流動(dòng)，總流連續(xù)方程為: : iiiiii進(jìn)進(jìn)進(jìn)出出出AUAU不可壓縮流體的流動(dòng)，總流連續(xù)方程為不可壓縮流體的流動(dòng)，總流連續(xù)方程為: : iiii進(jìn)進(jìn)出出AUAU 流出和流進(jìn)控制體的流出和流進(jìn)控制體的流量，流量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律：根據(jù)質(zhì)量守恒定

19、律： 221133AUAUAU322113AAUAUU 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊2. 管流連續(xù)方程的應(yīng)用管流連續(xù)方程的應(yīng)用 （）船（）船用真空泵用真空泵根據(jù)不可壓縮流體的總流連續(xù)方程可知根據(jù)不可壓縮流體的總流連續(xù)方程可知:2211AUAU噴管出口處的平均流速噴管出口處的平均流速 12211212)(UddUAAU4132QQQQ（）多（）多管路旁通水箱管路旁通水箱 管路管路2的斷面平均流速為的斷面平均流速為 :222AQU 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊1.1.流體流體靜壓強(qiáng)有如下兩個(gè)重要特性靜壓強(qiáng)有如下兩個(gè)重要特性

20、 （1）流體靜壓強(qiáng)的方向是沿作用面的內(nèi)法線方向（2）流體靜壓強(qiáng)的大小與作用面 的方位無(wú)關(guān)但是：流體中不同點(diǎn)處的靜壓強(qiáng)值是不同的。 ),(zyxpp 流體上的表面力只有法向力，法向力必然沿作用面的內(nèi)法線方向。 任意一點(diǎn)的流體靜壓強(qiáng)沿不同方向作用時(shí)，流體靜壓強(qiáng)的數(shù)值是相等的，與作用面的方位無(wú)關(guān) 【拓展知識(shí)拓展知識(shí)】 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊. .等壓面等壓面及其特性及其特性 在平衡流體中，靜壓強(qiáng)相等的面稱為等壓面。在該面上，靜壓強(qiáng) 常量。 正如鍋爐水位表中水位。p （1）平衡流體中的質(zhì)量力與等 壓面正交 （2）互不混合的平衡液體的 分界面是等壓面 項(xiàng)目一：

21、工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊、流體靜力學(xué)基本方程的兩種表達(dá)形式、流體靜力學(xué)基本方程的兩種表達(dá)形式 pdsP （1）流體靜力學(xué)基本方程的 第一種表達(dá)形式分析容器內(nèi)取一圓柱體的受力狀況：作用在底部的壓力：作用在頂部的壓力：00pp ds圓柱體的自重ghdsG.圓柱體周?chē)苡兴椒较虻膫?cè)向力0p側(cè) 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊列平衡方程列平衡方程FZ=0：ghpppdsghdsdsp000.?hgpp0h 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊ghpp0php0 U 形管const 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一

22、：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊（2）流體靜力學(xué)基本方程的第二種表達(dá)形式）流體靜力學(xué)基本方程的第二種表達(dá)形式gpZgpgZZgpghpp00000Z)(，并整理得：兩邊同時(shí)除以cgpzp0phzz0zo 適用于不可壓縮重力流體的平衡狀態(tài)。 位于同一位置高度的各點(diǎn)具有相同的壓強(qiáng)值-等壓面是水平面。 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊（3）流體靜力學(xué)基本方程式的適用范圍）流體靜力學(xué)基本方程式的適用范圍 必須是重力流體，即流體所受的質(zhì)量力只有重力流體處于平衡狀態(tài)，即流體處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必須是同一種不可壓縮流體，即流體的密度為同一個(gè)常量。 項(xiàng)目一：工程

23、力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊.流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)基本方程及其各項(xiàng)的幾何意義和能量基本方程及其各項(xiàng)的幾何意義和能量意義意義不可壓縮的重力流體處于平衡狀態(tài)時(shí),靜水頭線或者表壓靜水頭線為平行于基準(zhǔn)面的水平線z -位置水頭pg-壓強(qiáng)水頭靜水頭A-A 靜水頭線AA 表壓靜水頭線（1）流體靜力學(xué)基本方程及其各項(xiàng)的幾何意義 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊（2）流體靜力學(xué)基本方程及其各項(xiàng)的能量意義）流體靜力學(xué)基本方程及其各項(xiàng)的能量意義pgZ 單位重量流體的位能單位重量流體的壓強(qiáng)能總勢(shì)能對(duì)圖中a點(diǎn)和b點(diǎn)列靜力學(xué)方程：phzgpzgphp或 當(dāng)連續(xù)不

24、可壓縮的重力流體處于平衡狀態(tài)時(shí),在流體中的任意點(diǎn)上,單位重量流體的總勢(shì)能為常數(shù)。 表明各點(diǎn)的位勢(shì)能與壓強(qiáng)勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)換。是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律在流體靜力學(xué)中的具體體現(xiàn)。 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊.流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用基本方程的應(yīng)用（1）測(cè)壓管結(jié)構(gòu) 測(cè)壓管采用的是一根內(nèi)徑為10mm左右，一端為開(kāi)口的直玻璃管。測(cè)量原理 對(duì)M點(diǎn)所在等壓面列平衡方程： 0 + P/g = h + Pa/g：appg h 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 M M點(diǎn)的表壓強(qiáng)為：點(diǎn)的表壓強(qiáng)為：gapppgh 測(cè)得的液柱高度h，即得到容

25、器中液體的表壓強(qiáng)及絕對(duì)壓強(qiáng)。 注意問(wèn)題 測(cè)壓管必須與管道內(nèi)壁垂直；測(cè)壓管管端與管道內(nèi)壁平齊，不能伸出而影響流體的流動(dòng)；測(cè)壓管管端的邊緣一定要很光滑，不能有尖緣和毛刺等；為了減小由于連接的不完善而導(dǎo)致較大的誤差，可在連接處同一截面管壁上開(kāi)若干個(gè)等距離小孔，外面罩上一圓環(huán)形通道，然后與測(cè)壓管相接。 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊（）（）U型測(cè)壓計(jì)型測(cè)壓計(jì)結(jié)構(gòu) 兩端開(kāi)口的U形管，管內(nèi)盛有比被測(cè)流體的密度大的工作液體。 容器內(nèi)的物質(zhì)： 測(cè)量較大的壓強(qiáng)水銀 測(cè)量氣體壓強(qiáng)時(shí)水或酒精。 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 被測(cè)容器中的流體壓

26、強(qiáng)高于大氣壓強(qiáng)（即 ）ap pf2211cappghgh2211cpghgh表111222,appghppghC 點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng):等壓面有：12pp1122apghpghC 點(diǎn)的表壓強(qiáng)： 測(cè)量原理測(cè)量原理 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 被測(cè)容器中的流體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)被測(cè)容器中的流體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)( (即即ppppa a) )：2211cappghgh2211aCcpppghgh真C 點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)：C 點(diǎn)的真空度：11gh若可以忽略不計(jì)：22cpgh表22cpgh真 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊（）帕斯卡（）帕斯卡原理

27、原理 流體靜壓強(qiáng)的分布流體靜壓強(qiáng)的分布 帕斯卡原理ghpp0 該式還表明:均質(zhì)不可壓縮的重力流體處于平衡狀態(tài)時(shí),自由液面上的壓強(qiáng)對(duì)內(nèi)部任意點(diǎn)上的影響是相同的。即施加與自由液面上的壓強(qiáng),將以同樣的大小傳遞到液體內(nèi)部任意點(diǎn)上帕斯卡原理 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊利用帕斯卡原理，可以計(jì)算油壓千斤頂中力的比例關(guān)系。11APp接觸液體產(chǎn)生的表面壓強(qiáng)為： 2211APAP 如果不計(jì)活塞與壁面的摩擦力，則：1221AAppQpf 在小活塞處施加較小的力，就可以在大活塞處產(chǎn)生較大的力，舉起較重的物體。 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊連

28、通器原理 連通器液體靜止，等壓面是水平面，任意一水平面上的壓力:1g1，或2 g221 g （12） ghh1p1p2h2aa 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 假若p2=p1，那么h=0。換句話說(shuō)，對(duì)于相等的表面壓力，兩邊液面的高度也相等，這就是連通器原理。 側(cè)壁上裝一玻璃管，下端和鍋爐內(nèi)液體相連，上端和鍋爐上部具有壓力p0的蒸氣相連，鍋爐內(nèi)液面和玻璃管內(nèi)液面上壓力相同均為p0，根據(jù)連通器原理，二者液面高必然相同，因此玻璃管中的液面高度就指示出鍋爐中的水位。p0連通器的應(yīng)用鍋爐的水位計(jì) 項(xiàng)目一：工程力學(xué)項(xiàng)目一：工程力學(xué) 輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊輪機(jī)工程基礎(chǔ)模塊 1. 1.按照流體流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)要素是否隨時(shí)間變化可分為定按照流體流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)要素是否隨時(shí)間變化可分為定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)；常流動(dòng)和非定常流動(dòng)； 2.2.連續(xù)方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的應(yīng)用，連連續(xù)方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的應(yīng)用，連續(xù)方程規(guī)定了管流橫截面（過(guò)流斷面）上的平均流速與續(xù)方程規(guī)定了管流橫截面（過(guò)流斷面）上的平均流速與橫截面面積之間所應(yīng)滿足的關(guān)系；橫截面面積之間所應(yīng)滿足的關(guān)系； 3.3.對(duì)于不可壓縮流體的