流體力學(xué)與應(yīng)用－2

1.2流體靜力學(xué)流體力學(xué)機(jī)理流體靜力學(xué)研究流體在靜止時(shí)的規(guī)律流體動(dòng)力學(xué)研究流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)的基本規(guī)律水力學(xué)流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度和加速度及其作用力之間關(guān)系

1.2流體靜力學(xué)1.2.1靜壓力的特性1.2.2流體靜力學(xué)基本方程

1.2流體靜力學(xué)流體壓力與作用面垂直，并指向該作用面；任意界面兩側(cè)所受壓力，大小相等、方向相反；作用于任意點(diǎn)不同方向上的壓力在數(shù)值上均相同。1.2.1靜壓力的特性一、靜力學(xué)基本方程

重力場(chǎng)中對(duì)液柱進(jìn)行受力分析：（1）上端面所受總壓力（2）下端面所受總壓力（3）液柱的重力設(shè)流體不可壓縮，p0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下1.2.2流體靜力學(xué)基本方程

液柱處于靜止時(shí)，上述三項(xiàng)力的合力為零:——靜力學(xué)基本方程

壓強(qiáng)形式能量形式討論：（1）適用于重力場(chǎng)中靜止、連續(xù)的同種不可壓縮性流體；（2）物理意義：——單位質(zhì)量流體所具有的位能，J/kg；——單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能，J/kg。（3）在靜止的、連續(xù)的同種流體內(nèi)，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)處處相等。壓強(qiáng)相等的面稱為等壓面。（4）在同一靜止流體中，處在不同位置流體的位能和靜壓能各不相同，但二者可以轉(zhuǎn)換，其總和保持不變。（5）壓強(qiáng)具有傳遞性：液面上方壓強(qiáng)變化時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓強(qiáng)也將發(fā)生相應(yīng)的變化。二、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用

1.壓強(qiáng)及壓強(qiáng)差的測(cè)量

（1）U形壓差計(jì)

設(shè)指示液的密度為被測(cè)流體的密度為

A與A′面為等壓面，即p1p2mRAA’所以整理得若被測(cè)流體是氣體，，則有討論：（1）U形壓差計(jì)可測(cè)系統(tǒng)內(nèi)兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差，當(dāng)將U形管一端與被測(cè)點(diǎn)連接、另一端與大氣相通時(shí)，也可測(cè)得流體的表壓或真空度——單管壓差計(jì)

表壓真空度p1pap1pa（2）指示液的選?。褐甘疽号c被測(cè)流體不互溶，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；其密度要大于被測(cè)流體密度。應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體的種類及壓差的大小選擇指示液。

思考：若U形壓差計(jì)安裝在傾斜管路中，此時(shí)讀數(shù)

R反映了什么？p1p2z2RAA’z1密度接近但不互溶的兩種指示液A和C

；（2）雙液體U管壓差計(jì)

擴(kuò)大室內(nèi)徑與U管內(nèi)徑之比應(yīng)大于10。適用于壓差較小的場(chǎng)合。（3）倒U形壓差計(jì)

指示劑密度小于被測(cè)流體密度，如空氣作為指示劑

（5）復(fù)式壓差計(jì)

（4）傾斜式壓差計(jì)

適用于壓差較小的情況。適用于壓差較大的情況。例1-1如附圖所示，水在水平管道內(nèi)流動(dòng)。為測(cè)量流體在某截面處的壓強(qiáng)，直接在該處連接一U形壓差計(jì)，指示液為水銀，讀數(shù)R＝250mm，h＝900mm。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3kPa，水的密度為1000kg/m3，水銀的密度為13600kg/m3。試計(jì)算該截面處的壓強(qiáng)。

h例1-2如附圖所示，用一復(fù)式U形壓差計(jì)測(cè)量某種流體流過管路A、B兩點(diǎn)的壓力差。已知流體的密度為ρ，指示液的密度為ρ0，且兩U形管指示液之間的流體與管內(nèi)流體相同。已知兩個(gè)U形壓差計(jì)的讀數(shù)分別為R1、R2，試推導(dǎo)A、B兩點(diǎn)壓力差的計(jì)算式。1-1’3-3’2-2’2.液位測(cè)量

（1）近距離液位測(cè)量裝置

壓差計(jì)讀數(shù)R反映出容器內(nèi)的液面高度。

液面越高，h越小，壓差計(jì)讀數(shù)R越小；當(dāng)液面達(dá)到最高時(shí)，h為零，R亦為零。3.液封高度的計(jì)算

液封作用：確保設(shè)備安全：當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過規(guī)定值時(shí)，氣體從液封管排出；防止氣柜內(nèi)氣體泄漏。液封高度：4.判斷流體流動(dòng)方向例1-4兩容器直徑分別為D1=1000ｍｍ，D2=400ｍｍ，容器1水面上方維持不變的真空度HV=100ｍｍHg，容器2為敞口容器，當(dāng)閥門F關(guān)閉時(shí)，兩容器的水面高度分別為Z1=2.5ｍ，Z2=1.5ｍ。試問

1.當(dāng)閥門開啟時(shí)，兩液面能否維持不變？

2.若不能維持原狀，當(dāng)重新達(dá)到平衡時(shí)，液面高度各何變化？解：p2>p1