《流体力学泵与风机》电子教案.ppt

1、流体力学泵与风机电子教案,浙江建设职业技术学院 暖通教研室 张玲,单元1 流体静力学,教学基本要求 1. 明确流体力学课程的性质和任务，了解流体力学基本概念。 2. 掌握静水压强基本公式和物理意义，会用基本公式进行静水压强计算，等压面确定，静水压强的测量。 学习重点和难点 1. 静水压强的表示与计算。 2. 压差计中等压面确定。,一、基本概念,流体的密度与容重 （ = g ） 常见流体的密度： 水1000 kg/m3 空气1.23 kg/m3 水银136000 kg/m3 流体的比容 m3/kg 流体的压缩性、膨胀性 可压缩流体与不可压缩流体。 流体的粘滞性 流体内部各流体微团之间发生相对运动

2、时，流体内部会产生摩擦力（即粘性力）的性质。,库仑实验(1784),粘度（见教科书第一章表） 汽化压强（或汽化压力）,(1) 动力粘度,(2) 运动粘度,(3) 粘度的影响因素 1）温度对流体粘度的影响很大 2）压力对流体粘度的影响不大， 一般忽略不计,温度,流体的主要力学模型 流体的连续介质模型 不可压缩性流体模型 理想流体模型,当流体的压缩性很小且可以忽略时，该流体被认为是不可压缩的。,不考虑流体分子间的间隙，把流体视为由无数连续分布的流体微团组成的连续介质。,具有粘性的流体（0）。忽略粘性的流体（=0）是理想流体模型。,作用在流体表面上的力,一、质量力 作用于流体的每一个质点上，与被作用

3、的流体的质量成正比，单位为N（牛顿）。在均质流体中，质量力与被作用流体的体积成正比，所以质量力又称为体积力。 流体力学中常遇到的质量力有重力和惯性力。 单位质量力：f = F/M ；m/s2(米/秒2),二、表面力 表面力是作用在被研究流体的表面上，与受作用的表面积成正比的力。如作用在流体上的表面力可以是大气压力、固体边界对流体的反作用力和摩擦力等；也可以是两流层之间的摩擦力。 注：静止的流体不能承受切向力,二、流体静压强,流体的静压强定义 流体处于绝对静止或相对静止时的压强 流体静压强的两个特性 方向性：流体静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向（原因：静止流体不能承受剪力和拉力） 大小性：

4、流体静压力与作用面在空间的方位无关，仅是该点坐标的函数。即：任意一点所受各方向的流体静压强大小相等，与作用面的方位无关。 流体静压强的计算,由液体静力学的基本方程式可以得出以下结论： 1) 在同一静止流体中，深度相同的各点，压强也相同。这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见静止水平面是压强处处相等的面，即等压面。 2）两种容重不同互不混合的液体，在同一容器中处于静止状态，两种液体之间形成分界面。这种分界面既是水平面又是等压面。 3）对于气体，由于气体的容重很小，在高差不大的情况下，气柱产生的压强值很小，因而可以忽略的影响。 4）静止液体任一边界面上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要

5、静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。,注意：判断等压面需静止、同种、连续三个条件,应用：,1.静止的水面、湖面、池面为等压面； 2.液体容器，测压管、锅炉等上部的气体空间，我们就认为各点的压强是相等的； 3.帕斯卡定律在水压机，液压传动，气动阀门，水力闸门等水力机械中得到广泛应用。,三、压强的表示方法及度量单位,1、压强的表示方法,1）绝对压强,以完全真空为基准计量的压强。,2）相对压强,以当地大气压强为基准计量的压强。,表压：,真空：,压强度量单位的换算关系,2、压强的量度单位,标准大气压（温度为0时海平面上的压强，即760mmHg）用符号atm表示，1atm=101.325

6、kPa,1.判断下列点的压强大小,P1p2=p3p4,举例,P0,2.盛水的水池如图。已知液面压强p098.07kNm2， 求水中C点以及池壁A、B点和池底D点所受的静水压强。,解A、B、C三点在同一水平面上，水深为1m，所以压强为：,A，B，D三点在固体壁面上，根据静压强的特性，其作用方向应垂直指向作用面（如图中所示），由于C点位于流体中，过C点可以作无数个平面，因此，作用于C点的压强可以有无数个方向（如图中所示）。,四、压强的测量,1.液柱式测压计,（1）测压管,测压管是一根直径均匀的玻璃管，直接连在需要测量压强的容器上，以流体静力学基本方程式为理论依据。,相对压强,真空,优点：结构简单,

7、缺点：只能测量较小的压强,（2）U形管测压计（利用等压面）,优点：可以测量较大的压强,（3）U形管差压计（利用等压面）,测量同一容器两个不同位置的压差或不同容器的压强差。,（4）倾斜微压计（可以测量较小的压强）了解,（放大倍数）,（5）金属测压表工程中常用的金属测压表是弹簧式金属测压表，可以用来测量相对压强和真空度。,五、流体静力学基本方程的物理意义 和几何意义,上式除以容重,整理后得,1.物理意义,在静止流体中任一点的单位位能与单位压能之和（即单位势能）为常数,2.几何意义,流体静力学基本方程中的各项都具有长度的量纲，可用几何高度来表示它的意义。在流体力学中常用水头来表示一个高度。Z称为位置水头， 称为压强水头，两水头相加称为测压管水头，它表示测压管水面相对于某基准面的高度。 表示同一静止液体中，所有各点的测压管水头都相等。,在重力作用下的连续均质不可压静止流体中，静水头线为水平线。,3.测压管两端分别与测点相连，若管内是水，密度为，压差计内是密度为的水银，求p。若管内是密度为的空气，压差计内是密度为的水，p如何。,解：作等压面,举例,若管内为空气,4.某压差计如图所示，已知hA=hB=1m ，h=0.5m。求：pA - pB 。,解：由图可知，面为等压面，,由于水银柱和水柱之间为空气，密度可忽略不计，则p2= p3，得,同时，,5.一封闭水箱，如图所示，水面上压强p