流体静力学


绝对的静止
相对的平衡

压强:静止流体压应力

\[P=lim\frac{dP}{dA} \]

  1. 垂直性:法线方向,指向受压面
  2. 各项等值性:油位置决定
    压强全微分

\[dP=\frac{\partial p}{} \]

  1. 表面张力
    某方向上的变化率\(\frac{\partial p}{\partial x}\)

\[f_x-\frac{1}{\rho}\frac{\partial}{\partial x}=0 \]

流体静力平衡的微分方程
全微分式

\[dp=\rho(f_xdx+f_ydy+f_zdz) \]

质量力的势能函数

\[dP=\rho dU \]

由压强相等的点叫等压面
等压面的性质(同一介质)

  1. 等压面就是等势面:U=C
  2. 等压面与质量力矢量垂直(只有重力等压面就是水平面)
  3. 两种不相混合的流体分界面是等压面

静力学基本方程压强形式

\[dp=\rho (-g)dz \]

\[p=-\rho g z + C' \]

\[P=P_0+\rho g h \]

h淹没深度

帕斯卡定律:压强等值传递原理。随h的线性变化。

绘制压强分布图

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  1. 方向:箭头
  2. 大小:箭头长短,大小标注。

气体压强计算
高差不很大时气柱产生的压强不很大。

连通器原理
水平面是等压面的条件
重力液体
静止流体
同一容器
同一介质

静力学基本方程的能量形式

\[z+\frac{p}{\rho g}=C \]

压能:压强势能

\[\frac{p}{\rho g} \]

几何意义
水头
位置水头:z 流体距基准面位置高度
压强水头
静压水头
水头线一般为水平线
流出水

压强的量测
压强度量标准
绝对压强:以绝对真空为起点来计算压强值\(p'\) \(p_{abs}\) 不可能小于 0
(就是最正常的算法)

\[p'=p_a+\rho g h \]

相对压强(表表压强):以某一个值开始计算。

\[p=\rho g h \]

\[p=p'-p_a \]

p>0 正压(挤压)
p=0 通大气
p<0 负压(抽吸)
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真空压强:p'小于大气压强\(p_a\)时,出现真空,所小的值为真空值,以\(p_v\)表示

\[|p'-p_a|=P_v \]

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应力单位 Pa kPa MPa GPa (理论计算)
液柱高单位 米水柱,毫米 Hg 柱 (实验室计算)
工程大气压单位

  1. 1 个标准大气压(atm) \(760mmHg=1.01325x10^5Pa\)
  2. 1个工程大气压(at) \(1kgf/cm^2=98x10^3Pa=10mH_2O=735mmHg\)
    注意大气压强指空气压力,大气压是单位
    水银 Hg 的密度是水的 13.6 倍
    水银与水的压差为 12.6 倍

测压仪器

  1. 金属式 有压强表与真空表之分,量程大,精度不高
  2. 电测式,精度高,动态测量,远距离测量
  3. 液柱式 精度高,易于安装,量程短

液柱式

  1. 测压管子
  2. 真空计或倒式测压管

\[p'_b+\rho gh=p_a \]

\[P_vB=\rho g h=-p_b \]

所测压强比较大,采用多管测压计

倾斜管微压器:提高精度

\[p=\rho g L sin \alpha \]

双杯式微压计(测量压强差)
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\[p_1-p_2=\rho_2gh-\rho_1gh[1-(\frac{d}{D}^2)] \]

流体静总压力
解析法

  1. 总压力大小方向

\[dP=PdA=\rho g h dA \]

\[P=p_cA \]

压力为形心压强乘面积


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