流體力學與應用

流體力學與應用第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日流體力學機理流體靜力學研究流體在靜止時的規(guī)律流體動力學研究流體在運動時的基本規(guī)律水力學流體在運動時，速度和加速度及其作用力之間關(guān)系

第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日1.2

流體靜力學1.2.1靜壓力的特性1.2.2流體靜力學基本方程

第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日1.2

流體靜力學

流體壓力與作用面垂直，并指向該作用面；任意界面兩側(cè)所受壓力，大小相等、方向相反；作用于任意點不同方向上的壓力在數(shù)值上均相同。1.2.1

靜壓力的特性第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日一、靜力學基本方程

重力場中對液柱進行受力分析：（1）上端面所受總壓力（2）下端面所受總壓力（3）液柱的重力設(shè)流體不可壓縮，p0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下1.2.2

流體靜力學基本方程

第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日液柱處于靜止時，上述三項力的合力為零:——靜力學基本方程

壓強形式能量形式第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日討論：（1）適用于重力場中靜止、連續(xù)的同種不可壓縮性流體；（2）物理意義：——單位質(zhì)量流體所具有的位能，J/kg；——單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能，J/kg。第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日（3）在靜止的、連續(xù)的同種流體內(nèi)，處于同一水平面上各點的壓強處處相等。壓強相等的面稱為等壓面。（4）在同一靜止流體中，處在不同位置流體的位能和靜壓能各不相同，但二者可以轉(zhuǎn)換，其總和保持不變。（5）壓強具有傳遞性：液面上方壓強變化時，液體內(nèi)部各點的壓強也將發(fā)生相應的變化。第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日二、靜力學基本方程的應用

1.壓強及壓強差的測量

（1）U形壓差計

設(shè)指示液的密度為被測流體的密度為

A與A′面為等壓面，即p1p2mRAA’第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日所以整理得若被測流體是氣體，，則有第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日討論：（1）U形壓差計可測系統(tǒng)內(nèi)兩點的壓強差，當將U形管一端與被測點連接、另一端與大氣相通時，也可測得流體的表壓或真空度——單管壓差計

表壓真空度p1pap1pa第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日（2）指示液的選取：指示液與被測流體不互溶，不發(fā)生化學反應；其密度要大于被測流體密度。應根據(jù)被測流體的種類及壓差的大小選擇指示液。

第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日思考：若U形壓差計安裝在傾斜管路中，此時讀數(shù)

R反映了什么？p1p2z2RAA’z1第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日

密度接近但不互溶的兩種指示液A和C

；（2）雙液體U管壓差計

擴大室內(nèi)徑與U管內(nèi)徑之比應大于10。適用于壓差較小的場合。第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日（3）倒U形壓差計

指示劑密度小于被測流體密度，如空氣作為指示劑

（5）復式壓差計

（4）傾斜式壓差計

適用于壓差較小的情況。適用于壓差較大的情況。第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日例1-1如附圖所示，水在水平管道內(nèi)流動。為測量流體在某截面處的壓強，直接在該處連接一U形壓差計，

指示液為水銀，讀數(shù)

R＝250mm，h＝900mm。已知當?shù)卮髿鈮簽?01.3kPa，水的密度為1000kg/m3，水銀的密度為13600kg/m3。試計算該截面處的壓強。

h第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日例1-2如附圖所示，用一復式U形壓差計測量某種流體流過管路A、B兩點的壓力差。已知流體的密度為ρ，指示液的密度為ρ0，且兩U形管指示液之間的流體與管內(nèi)流體相同。已知兩個U形壓差計的讀數(shù)分別為R1、R2，試推導A、B兩點壓力差的計算式。第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日例1-3如附圖所示，已知管內(nèi)流體的密度為ρ，指示液的密度為ρHg，求R和H的關(guān)系。第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日2.液位測量

（1）近距離液位測量裝置

壓差計讀數(shù)R反映出容器內(nèi)的液面高度。

液面越高，h越小，壓差計讀數(shù)R越小；當液面達到最高時，h為零，R亦為零。第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日（2）遠距離液位測量裝置

管道中充滿氮氣，其密度較小，近似認為

而所以

AB第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日3.液封高度的計算

液封作用：確保設(shè)備安全：當設(shè)備內(nèi)壓力超過規(guī)定值時，氣體從液封管排出；防止氣柜內(nèi)氣體泄漏。液封高度：第二十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期日4.判斷流體流動方向例1-4兩容器直徑分別為D1=1000ｍｍ，D2=400ｍｍ，容器1水面上方維持不變的真空度HV=100ｍｍHg，容器2為敞口