浙大流體力學第1、2章緒論、流體靜力學

第一章緒論1.1.1流體力學的研究對象研究對象：液體、氣體內(nèi)容：研究流體的機械運動規(guī)律及其應用的科學，是力學的一個分支。流體的流動性：流體在微小切力的作用下，連續(xù)變形的特性流體的三大特性:易流動性可壓縮性粘性1.1.2流體的連續(xù)介質(zhì)模型1.1.3流體力學的研究方法理論方法數(shù)值方法實驗方法(以模型試驗為主)1.1.4流體力學的發(fā)展1.2作用在流體上的力1.2.1表面力表面力是通過直接接觸，施加在接觸表面上的力。為ΔA上的平均壓應力，為ΔA上的平均切應力。

1.2.2質(zhì)量力質(zhì)量力的大小用單位質(zhì)量力來表示：在各坐標軸上的分量為：單位質(zhì)量力為（只有重力）：1.3流體的主要物理性質(zhì)1.3.1慣性密度：1.3.2粘性牛頓內(nèi)摩擦定律：動力粘度：單位為Pa.s

運動粘度：m2/s理想流體：無粘性的流體。例：下圖為滑動軸承示意圖，直徑為d=60mm,長度L=140mm,間隙δ=0.3mm.間隙中充滿了運動粘度ν=35×10-6m2/s,密度ρ=890kg/m3的潤滑油。如果軸的轉(zhuǎn)速n=500r/min,求軸表面摩擦阻力Ff解：假設(shè)間隙為同心環(huán)形，可將間隙中的速度分布近似看成直線分布，軸表面的速度梯度為：動力粘度為：摩擦表面積為：作用在軸表面的摩擦阻力為：1.3.3壓縮性壓縮系數(shù)：體積模量：體膨脹系數(shù)：牛頓流體非牛頓流體：賓漢體，也稱為塑性流體偽塑性流體，也稱剪切稀化流體膨脹流體：也稱剪切稠化流體第二章流體靜力學2.1靜止中流體應力的特性應力的方向沿作用面的內(nèi)法線方向靜壓強的大小與作用面的方位無關(guān)

2.2流體平衡微分方程在靜止流體內(nèi)部任取一點O’，該點的壓強為p＝p（x，y，z）兩個受壓面abcd和a’b’c’d’中心點M，N的壓強：質(zhì)量力：X方向的平衡方程：化簡得：Y，z方向可得：各式相加得：歐拉平衡微分方程的全微分方式：進行變換，可得：即：2.3重力場中流體靜壓強的分布規(guī)律液體中任一點的壓強為：質(zhì)量力只有重力：X＝Y(jié)＝0，Z＝－g，可得：積分可得：由邊界條件確定積分常數(shù)c，可得：2.3.3壓強的度量絕對壓強相對壓強真空度例：立置在水池中的密封罩如圖所示，試求罩內(nèi)A、B、C三點的壓強解：B點的壓強：PB＝0A點的壓強：C點的壓強：位置水頭：Z測壓管高度：測壓管水頭：

例：密閉容器，側(cè)壁上方裝有U形管測壓計，讀數(shù)為20cm。試求安裝在水面下3.5m處的壓力表讀數(shù)。例：用U形管水銀壓差計測量水管A、B兩點的壓強差。已知兩測點的高差，壓差計的讀值。試求A、B兩點的壓強差和測壓管水頭。2.4流體的相對平衡壓強分布規(guī)律：代入：積分：由邊界條件：得到：那么：例：水車沿直線等加速度行駛，水箱長l＝3m，高H＝1.8m，盛水深度h＝1.2m。試求確保水不溢出，加速度的允許值。

解：質(zhì)量力：代入，積分可得：由邊界條件：得：令p＝pa，得到自由液面方程：使得水不溢出：那么：2.5液體作用在平面上的總壓力作用在dA上的微小壓力為：作用在平面上的總壓力為：積分：是受壓面A對Ox軸的靜距則：總壓力作用點：yD為總壓力作用點到Ox的距離，yc為受壓面形心到Ox軸的距離，Ic為受壓面對平行Ox軸的形心軸的慣性距，A為受壓面的面積。例：矩形平板一側(cè)擋水，與水平面的夾角，平板上邊與水面齊平，水深h＝3m，平板寬b＝5m。試求作用在平板上的靜水總壓力。解：總壓力的大小：作用點：2.5.2圖算法1、畫出壓強分布圖2、圖算法：用圖算法計算：總壓力作用線：2.6液體作用在曲面上的力2.6.1曲面上的總壓力dP分解為水平分力和鉛垂分力總壓力的鉛垂分力液體作用在二向曲面的總壓力為：總壓力作用線與水平面夾角：2.6.2壓力體壓力體：積分表示的幾何體積1、實壓力體2、虛壓力體3、壓力體疊加2.6.2液體作用在潛體和浮體上的力潛體：全部浸入液體中的物體1、水平分力2、鉛垂分力（方向向下）

（方向向上）

例：例：圓柱形壓力水罐，半徑R＝0.5m，長l＝2m，壓力表讀數(shù)。試求（1）端部平面蓋板所受水壓力；（2）上、下半圓筒所受水壓力；（3）連接螺栓所受水壓力。1、端蓋板所受水壓力2、上、下半筒所受水壓力上半筒：下半筒：3、