《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》電子教案.ppt

1、流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)電子教案,浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 暖通教研室 張玲,單元1 流體靜力學(xué),教學(xué)基本要求 1. 明確流體力學(xué)課程的性質(zhì)和任務(wù)，了解流體力學(xué)基本概念。 2. 掌握靜水壓強(qiáng)基本公式和物理意義，會(huì)用基本公式進(jìn)行靜水壓強(qiáng)計(jì)算，等壓面確定，靜水壓強(qiáng)的測(cè)量。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1. 靜水壓強(qiáng)的表示與計(jì)算。 2. 壓差計(jì)中等壓面確定。,一、基本概念,流體的密度與容重 （ = g ） 常見(jiàn)流體的密度： 水1000 kg/m3 空氣1.23 kg/m3 水銀136000 kg/m3 流體的比容 m3/kg 流體的壓縮性、膨脹性 可壓縮流體與不可壓縮流體。 流體的粘滯性 流體內(nèi)部各流體微團(tuán)之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)

2、時(shí)，流體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生摩擦力（即粘性力）的性質(zhì)。,庫(kù)侖實(shí)驗(yàn)(1784),粘度（見(jiàn)教科書(shū)第一章表） 汽化壓強(qiáng)（或汽化壓力）,(1) 動(dòng)力粘度,(2) 運(yùn)動(dòng)粘度,(3) 粘度的影響因素 1）溫度對(duì)流體粘度的影響很大 2）壓力對(duì)流體粘度的影響不大， 一般忽略不計(jì),溫度,流體的主要力學(xué)模型 流體的連續(xù)介質(zhì)模型 不可壓縮性流體模型 理想流體模型,當(dāng)流體的壓縮性很小且可以忽略時(shí)，該流體被認(rèn)為是不可壓縮的。,不考慮流體分子間的間隙，把流體視為由無(wú)數(shù)連續(xù)分布的流體微團(tuán)組成的連續(xù)介質(zhì)。,具有粘性的流體（0）。忽略粘性的流體（=0）是理想流體模型。,作用在流體表面上的力,一、質(zhì)量力 作用于流體的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，與被作用

3、的流體的質(zhì)量成正比，單位為N（牛頓）。在均質(zhì)流體中，質(zhì)量力與被作用流體的體積成正比，所以質(zhì)量力又稱(chēng)為體積力。 流體力學(xué)中常遇到的質(zhì)量力有重力和慣性力。 單位質(zhì)量力：f = F/M ；m/s2(米/秒2),二、表面力 表面力是作用在被研究流體的表面上，與受作用的表面積成正比的力。如作用在流體上的表面力可以是大氣壓力、固體邊界對(duì)流體的反作用力和摩擦力等；也可以是兩流層之間的摩擦力。 注：靜止的流體不能承受切向力,二、流體靜壓強(qiáng),流體的靜壓強(qiáng)定義 流體處于絕對(duì)靜止或相對(duì)靜止時(shí)的壓強(qiáng) 流體靜壓強(qiáng)的兩個(gè)特性 方向性：流體靜壓力的方向總是沿著作用面的內(nèi)法線方向（原因：靜止流體不能承受剪力和拉力） 大小性：

4、流體靜壓力與作用面在空間的方位無(wú)關(guān)，僅是該點(diǎn)坐標(biāo)的函數(shù)。即：任意一點(diǎn)所受各方向的流體靜壓強(qiáng)大小相等，與作用面的方位無(wú)關(guān)。 流體靜壓強(qiáng)的計(jì)算,由液體靜力學(xué)的基本方程式可以得出以下結(jié)論： 1) 在同一靜止流體中，深度相同的各點(diǎn)，壓強(qiáng)也相同。這些深度相同的點(diǎn)所組成的平面是一個(gè)水平面，可見(jiàn)靜止水平面是壓強(qiáng)處處相等的面，即等壓面。 2）兩種容重不同互不混合的液體，在同一容器中處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩種液體之間形成分界面。這種分界面既是水平面又是等壓面。 3）對(duì)于氣體，由于氣體的容重很小，在高差不大的情況下，氣柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)值很小，因而可以忽略的影響。 4）靜止液體任一邊界面上壓強(qiáng)的變化，將等值地傳到其他各點(diǎn)（只要

5、靜止不被破壞），這就是水靜壓強(qiáng)等值傳遞的帕斯卡定律。,注意：判斷等壓面需靜止、同種、連續(xù)三個(gè)條件,應(yīng)用：,1.靜止的水面、湖面、池面為等壓面； 2.液體容器，測(cè)壓管、鍋爐等上部的氣體空間，我們就認(rèn)為各點(diǎn)的壓強(qiáng)是相等的； 3.帕斯卡定律在水壓機(jī)，液壓傳動(dòng)，氣動(dòng)閥門(mén)，水力閘門(mén)等水力機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。,三、壓強(qiáng)的表示方法及度量單位,1、壓強(qiáng)的表示方法,1）絕對(duì)壓強(qiáng),以完全真空為基準(zhǔn)計(jì)量的壓強(qiáng)。,2）相對(duì)壓強(qiáng),以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)計(jì)量的壓強(qiáng)。,表壓：,真空：,壓強(qiáng)度量單位的換算關(guān)系,2、壓強(qiáng)的量度單位,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（溫度為0時(shí)海平面上的壓強(qiáng)，即760mmHg）用符號(hào)atm表示，1atm=101.325

6、kPa,1.判斷下列點(diǎn)的壓強(qiáng)大小,P1p2=p3p4,舉例,P0,2.盛水的水池如圖。已知液面壓強(qiáng)p098.07kNm2， 求水中C點(diǎn)以及池壁A、B點(diǎn)和池底D點(diǎn)所受的靜水壓強(qiáng)。,解A、B、C三點(diǎn)在同一水平面上，水深為1m，所以壓強(qiáng)為：,A，B，D三點(diǎn)在固體壁面上，根據(jù)靜壓強(qiáng)的特性，其作用方向應(yīng)垂直指向作用面（如圖中所示），由于C點(diǎn)位于流體中，過(guò)C點(diǎn)可以作無(wú)數(shù)個(gè)平面，因此，作用于C點(diǎn)的壓強(qiáng)可以有無(wú)數(shù)個(gè)方向（如圖中所示）。,四、壓強(qiáng)的測(cè)量,1.液柱式測(cè)壓計(jì),（1）測(cè)壓管,測(cè)壓管是一根直徑均勻的玻璃管，直接連在需要測(cè)量壓強(qiáng)的容器上，以流體靜力學(xué)基本方程式為理論依據(jù)。,相對(duì)壓強(qiáng),真空,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,

7、缺點(diǎn)：只能測(cè)量較小的壓強(qiáng),（2）U形管測(cè)壓計(jì)（利用等壓面）,優(yōu)點(diǎn)：可以測(cè)量較大的壓強(qiáng),（3）U形管差壓計(jì)（利用等壓面）,測(cè)量同一容器兩個(gè)不同位置的壓差或不同容器的壓強(qiáng)差。,（4）傾斜微壓計(jì)（可以測(cè)量較小的壓強(qiáng)）了解,（放大倍數(shù)）,（5）金屬測(cè)壓表工程中常用的金屬測(cè)壓表是彈簧式金屬測(cè)壓表，可以用來(lái)測(cè)量相對(duì)壓強(qiáng)和真空度。,五、流體靜力學(xué)基本方程的物理意義 和幾何意義,上式除以容重,整理后得,1.物理意義,在靜止流體中任一點(diǎn)的單位位能與單位壓能之和（即單位勢(shì)能）為常數(shù),2.幾何意義,流體靜力學(xué)基本方程中的各項(xiàng)都具有長(zhǎng)度的量綱，可用幾何高度來(lái)表示它的意義。在流體力學(xué)中常用水頭來(lái)表示一個(gè)高度。Z稱(chēng)為位置水頭， 稱(chēng)為壓強(qiáng)水頭，兩水頭相加稱(chēng)為測(cè)壓管水頭，它表示測(cè)壓管水面相對(duì)于某基準(zhǔn)面的高度。 表示同一靜止液體中，所有各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭都相等。,在重力作用下的連續(xù)均質(zhì)不可壓靜止流體中，靜水頭線為水平線。,3.測(cè)壓管兩端分別與測(cè)點(diǎn)相連，若管內(nèi)是水，密度為，壓差計(jì)內(nèi)是密度為的水銀，求p。若管內(nèi)是密度為的空氣，壓差計(jì)內(nèi)是密度為的水，p如何。,解：作等壓面,舉例,若管內(nèi)為空氣,4.某壓差計(jì)如圖所示，已知hA=hB=1m ，h=0.5m。求：pA - pB 。,解：由圖可知，面為等壓面，,由于水銀柱和水柱之間為空氣，密度可忽略不計(jì)，則p2= p3，得,同時(shí)，,5.一封閉水箱，如圖所示，水面上壓強(qiáng)p