流体静压强及其特征.ppt

2023/9/18,1,本章导论,研究内容：,流体在外力作用下处于平衡状态的规律及其在工程实际中的应用。,静止含义：,绝对静止：流体相对于惯性坐标系静止相对静止：流体相对于非惯性参考坐标系静止,以地球作为惯性参考坐标系,适用范围：,实际流体、理想流体都是适用的。,静止状态,其内部的压强分布规律；流体与其它物体间的相互作用力。,2023/9/18,2,2023/9/18,3,1.应用静力学基本定律计算作用在平面、曲面上的总压力；2.不同高度的液体对固体壁面总压力的计算。,【学习重点、难点】,重点：,1.静压强及其特性，点压强的计算，静压强分布。2.作用于平面上液体总压力。3.作用于曲面上液体总压力，压力体的画法。,难点：,2023/9/18,4,第一节 流体静压强及其特性,在流体内部或流体与壁面间存在的单位面积上的法向作用力,一、静压强定义,流体处于静止状态时，流体的压强称为流体静压强,流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面间存在的单位面积上负的法向表面力,没有给出方向,没有给出方向、大小,给出方向负法向给出大小表面力,压强定义,2023/9/18,5,第一节 流体静压强及其特性,一、静压强定义,流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面间存在的单位面积上负的法向表面力,2023/9/18,6,第一节 流体静压强及其特性,一、静压强定义,流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面间存在的单位面积上负的法向表面力,说明：,表面力：外界 流体内部,静压强：流体内部 外界,2023/9/18,7,第一节 流体静压强及其特性,流体静压强方向与作用面相垂直，并指向作用面的内法线方向。,二、静压强两个特征,静止流体中任意一点流体压强的大小与作用面的方向无关，即任一点上各方向的流体静压强都相同。,2023/9/18,8,第一节 流体静压强及其特性,流体静压强方向与作用面相垂直，并指向作用面的内法线方向。,二、静压强两个特征（证明）,假 设：,在静止流体中，流体静压强方向不与作用面相垂直，与作用面的切线方向成角,切向压强pt,法向压强pn,则存在,流体要流动,与假设静止流体相矛盾,2023/9/18,9,pn,pt,p,切向压强,静压强,法向压强,2023/9/18,10,第一节 流体静压强及其特性,二、静压强两个特征（证明）,取一微元四面体的流体微团ABCD，边长分别为dx，dy和dz,2.,证 明：,由于流体处于平衡状态，故作用在其上的一切力在任意 轴上投影的总和等于零。,2023/9/18,11,py,px,pz,pn,作用在ACD面上的流体静压强,作用在ABC面上的流体静压强,作用在BCD面上的静压强,、,作用在ABD面上的静压强,2023/9/18,12,第一节 流体静压强及其性,二、静压强两个特征（证明）,流体微团受力分析,x方向受力分析,表面力：,质量力：,2023/9/18,13,第一节 流体静压强及其特性,二、静压强两个特征（证明）,因为流体平衡,在轴方向上力的平衡方程为,把 Px，Pn和Wx的各式代入得,2023/9/18,14,第一节 流体静压强及其特性,二、静压强两个特征（证明）,化简得,由于等式左侧第三项为无穷小，可以略去，故得,同理可得,所以,n的方向可以任意选择，从而证明了在静止流体中任一点上来自各个方向的流体静压强都相等。,结论,2023/9/18,15,第一节 流体静压强及其特性,二、静压强两个特征（几点说明）,（1）静止流体中不同点的静压强一般是不等的，是空间坐标的连续 函数。同一点的各向静压强大小相等。,（2）运动状态下的实际流体，流体层间若有相对运动，则由于粘 性 会产生切应力，这时同一点上各法向应力不再相等。,流体动压强定义为三个互相垂直的压应力的算术平均值，即,（3）运动流体是理想流体时，由于，不会产生切应力，所以理 想流体动压强呈静水压强分布特性，即,