流体力学流体压强课件.ppt
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- 流体力学 流体 压强 课件
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1、常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料第二章第二章 流体静力学流体静力学第一节第一节 作用在流体上的力作用在流体上的力 第二节第二节 流体静压强及其特性流体静压强及其特性 第三节第三节 流体平衡微分方程式流体平衡微分方程式 第四节第四节 流体静压强的分布规律流体静压强的分布规律第六节第六节 测压计测压计.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料第一节第一节 作用在流体上的力作
2、用在流体上的力一、分类一、分类 1.按物理性质的不同分类:重力、摩擦力、惯性力、弹按物理性质的不同分类:重力、摩擦力、惯性力、弹 性力、表面张力等。性力、表面张力等。2.按作用方式分:质量力和面积力。按作用方式分:质量力和面积力。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料二、质量力二、质量力1.质量力质量力:是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,是指作用于隔离体内每一流体质点上的力,它的大小与质量成正比。对于均质流体(各点密度相它的大小与质量成正比。对于均质流体(各点密度相同的流体),
3、质量力与流体体积成正比,其质量力又同的流体),质量力与流体体积成正比,其质量力又称为体积力。单位牛顿(称为体积力。单位牛顿(N)。)。2.单位质量力:单位质量力:单位质量流体所受到的质量力。单位质量流体所受到的质量力。单位质量力的单位:单位质量力的单位:m/s2,与加速度单位一致。,与加速度单位一致。最常见的质量力有:重力、惯性力。最常见的质量力有:重力、惯性力。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料1.面积力:面积力:又称表面力,是毗邻流体或其它物体作用又称表面力,是毗邻流体或其
4、它物体作用在隔离体表面上的直接施加的接触力。它的大小与作在隔离体表面上的直接施加的接触力。它的大小与作用面面积成正比。用面面积成正比。表面力按作用方向可分为:表面力按作用方向可分为:压力:压力:垂直于作用面。垂直于作用面。切力:切力:平行于作用面。平行于作用面。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料2.应力:单位面积上的表面力,单位:应力:单位面积上的表面力,单位:pa压强压强:切应力:切应力:1.静止的流体受到哪几种力的作用?静止的流体受到哪几种力的作用?想一想想一想2.理想流体
5、受到哪几种力的作用?理想流体受到哪几种力的作用?.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料第二节第二节 流体静压强及其特性流体静压强及其特性一、流体静压强的定一、流体静压强的定义义.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料APP A 点点 上上 的的 流流 体体 静静 压压 强强 P:APLimPaA 一一.流体静压强的定义流体静压强的定义.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒
6、感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料流体静压力与流体静压强的区别:流体静压力与流体静压强的区别:.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料1、静压强的方向、静压强的方向 沿作用面的内法线方向沿作用面的内法线方向原因:原因:静止流体表面应力只能是压应力或压强,且流体不能承静止流体表面应力只能是压应力或压强,且流体不能承受拉力,且具有易流动性必须受拉力,且具有易流动性必须。二、流体静压强的特性二、流体静压强的特性
7、.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料2、在静止流体内部,任一点的流体静压强的大小与作用面的方向、在静止流体内部,任一点的流体静压强的大小与作用面的方向无关,只与该点的位置有关。无关,只与该点的位置有关。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料证明证明:从平衡状态下的流体中取一微元四面体从平衡状态下的流体中取一微元四面体OABC,如图所示取坐标轴。,如图所示取坐标轴。由于
8、液体处于平衡状态,则有由于液体处于平衡状态,则有 ,即各向分力投影之和亦,即各向分力投影之和亦为零,则:为零,则:.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料x方向受力分析方向受力分析:表面力:表面力:质量力:质量力:当四面体无限地趋于当四面体无限地趋于O点时,则点时,则dx趋于趋于0,所以有:,所以有:px=pn。类似地有:类似地有:px=py=pz=pn.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红
9、地球葡萄栽培培训材料1.静止流体中不同点的压强一般是不等的,一静止流体中不同点的压强一般是不等的,一 点点的各向静压强大小相等。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运动状态下的实际流体,流体层间若有相对运动,则由于粘动,则由于粘 性会产生切应力,这时同一点上各性会产生切应力,这时同一点上各向法应力不再相等。向法应力不再相等。3.运动流体是理想流体时,由于运动流体是理想流体时,由于m=0,不会产生切,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,应力,所以理想流体动压强呈静水压强分布特性,即即.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事
10、浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料第三节第三节 流体平衡微分方程式流体平衡微分方程式一一.流体平衡微分方程式流体平衡微分方程式二二.平衡微分方程综合式平衡微分方程综合式四四.等压面等压面三三.有势质量力及力的势函数有势质量力及力的势函数.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料一、流体平衡微分方程一、流体平衡微分方程欧拉平衡方程欧拉平衡方程 如图所示,在平衡流体如图所示,在平衡流体中取一微元六面体,边中取一微元六面体,边长分别为长分别
11、为dx,dy,dz,设中心点的压强为设中心点的压强为 p(x,y,z)=p对其进行受力分析:对其进行受力分析:1.方程推导方程推导.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料根据平衡条件,在根据平衡条件,在x方向有方向有 ,即:即:流体平衡微分方程(即欧拉平衡方程):流体平衡微分方程(即欧拉平衡方程):这就是这就是流体平衡微分方程式。流体平衡微分方程式。它是欧它是欧拉在拉在1755年首先提出的,所以又称为年首先提出的,所以又称为欧拉平衡微分方程式。欧拉平衡微分方程式。.常见心律失常心电图
12、诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料2.物理意义:物理意义:1)处于平衡状态的流体,单位质量流体所受的)处于平衡状态的流体,单位质量流体所受的表面力分量与表面力分量与 质量力分量彼此相等。质量力分量彼此相等。2)压强沿轴向的变化率()压强沿轴向的变化率()等于轴向单)等于轴向单位体积上的质量力的分量(位体积上的质量力的分量(X,Y,Z)。)。欧拉平衡微分方程是流体静力学最基本的方程,它欧拉平衡微分方程是流体静力学最基本的方程,它 可解决流体静力学中许多基本问题。可解决流体静力学中许多基本问题。.常见
13、心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料 1.在推导欧拉平衡微分方程的过程中,对质量力的性在推导欧拉平衡微分方程的过程中,对质量力的性质及方向并未作具体规定,因而本方程质及方向并未作具体规定,因而本方程既适用于静止流体,既适用于静止流体,也适用于相对静止的流体。也适用于相对静止的流体。2.在推导中对整个空间的流体密度是否变化或如何变在推导中对整个空间的流体密度是否变化或如何变化也未加限制,所以它化也未加限制,所以它不但适用于不可压缩流体,而且也不但适用于不可压缩流体,而且也适用于可压缩流体
14、。适用于可压缩流体。3.流体是处在平衡或相对平衡状态,各流层间没有相流体是处在平衡或相对平衡状态,各流层间没有相对运动,所以它对运动,所以它既适用于理想流体,也适用于粘性流体。既适用于理想流体,也适用于粘性流体。说明说明.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料因为因为p=p(x,y,z)压强全微分压强全微分 分式方程两边各项依次乘以分式方程两边各项依次乘以dx,dy,dz后相加得:后相加得:.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法
15、律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料三、有势质量力及力的势函数三、有势质量力及力的势函数定义:定义:设有一质量力场设有一质量力场 ,若存在一单值函,若存在一单值函数数U(x,y,z),满足,满足 ,则称该质量力,则称该质量力场为有势力场,力称为有势质量力,函数场为有势力场,力称为有势质量力,函数U(x,y,z)称为该力场的势函数。称为该力场的势函数。)(zyxf,Ufgrad.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料由流体平衡微分方程式可以看出,如果流体为不可压由
16、流体平衡微分方程式可以看出,如果流体为不可压缩流体,其密度缩流体,其密度=常数,则存在一单值函数常数,则存在一单值函数U(x,y,z),满足,满足fpUgrad1grad 所以,根据有势质量力的定义,可以得出这样的所以,根据有势质量力的定义,可以得出这样的结论:结论:“凡满足不可压缩流体平衡微分方程的质量力必然是有凡满足不可压缩流体平衡微分方程的质量力必然是有势力。势力。”或者说:或者说:“不可压缩流体只有在有势质量力的不可压缩流体只有在有势质量力的作用下才能够处于平衡状态。作用下才能够处于平衡状态。”.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险
17、法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料设设U=U(x,y,z)为力的势函数,质量力为有势质量力。由于为力的势函数,质量力为有势质量力。由于证明证明zUZyUYxUfkjikzUjyUixUU,XZYXgrad有势质量力所做的功与路径无关。有势质量力所做的功与路径无关。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料上述向量式的两边同时点乘以上述向量式的两边同时点乘以kzjyixsddddsfzyxzzUyyUxxUUdZdYdXddddd得得上式表明,力的势函数的全微分
18、上式表明,力的势函数的全微分dU为单位质量力为单位质量力 在空间移动在空间移动 距离所做的功。距离所做的功。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料1.等压面的定义等压面的定义:是指流体中压强相等(是指流体中压强相等(p=常数)的常数)的各点所组成的面。各点所组成的面。0ZdYdXdzyx等压面满足的方程等压面满足的方程.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料2.等压面具有
19、的重要特性:等压面具有的重要特性:1)不可压缩流体中,等压面与等势面重合。)不可压缩流体中,等压面与等势面重合。所谓等势面就是力的势函数所谓等势面就是力的势函数U(x,y,z)=C的面。的面。对对于不可压缩流体,等压面也就是等势面。于不可压缩流体,等压面也就是等势面。2)在平衡流体中,作用于任一点的质量力必定垂直)在平衡流体中,作用于任一点的质量力必定垂直于通过该点的等压面。于通过该点的等压面。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料证明:证明:设想某一质点流体设想某一质点流体M在等
20、压面上移动一微分距离在等压面上移动一微分距离ds,设质点的单位质量力为:设质点的单位质量力为:则作用在质点上的质量力做功应为:则作用在质点上的质量力做功应为:的夹角的夹角 即:质量力作功等于它在各轴向分力作功之和。即:质量力作功等于它在各轴向分力作功之和。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料又,在平衡流体等压面上又,在平衡流体等压面上 即质量力与即质量力与ds正交。式中,正交。式中,ds是等压面上的任意两邻点是等压面上的任意两邻点的线矢。的线矢。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如
21、病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料3)两种互不相混的流体处于平衡状态时,其分界面必定为等)两种互不相混的流体处于平衡状态时,其分界面必定为等压面。如处于平衡状态下的油水分界面、气水分界面等都是等压面。如处于平衡状态下的油水分界面、气水分界面等都是等压面。压面。证明:在分界面上任取两点证明:在分界面上任取两点A、B,两点间势差为,两点间势差为dU,压,压差为差为dp。因为它们同属于两种流体,设一种为。因为它们同属于两种流体,设一种为1,另一,另一种为种为2,则有:,则有:dUdp11dUdp22且且因为是相同的两
22、点:因为是相同的两点:21dpdp 所以只有所以只有dU0时,方程才成立。时,方程才成立。因为因为021.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料第四节第四节 流体静压强的分布规律流体静压强的分布规律一、重力作用下流体静压强的基本方程一、重力作用下流体静压强的基本方程二、重力作用下流体静压强的分布规律二、重力作用下流体静压强的分布规律.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
23、欧拉平衡微分方程式是流体静力学的最一欧拉平衡微分方程式是流体静力学的最一般的方程组,它代表流体静力学的普遍规律,般的方程组,它代表流体静力学的普遍规律,它在任何质量力的作用下都是适用的。但在自它在任何质量力的作用下都是适用的。但在自然界和工程实际中,经常遇到的是作用在流体然界和工程实际中,经常遇到的是作用在流体上的质量力只有重力的情况。上的质量力只有重力的情况。作用在流体上的作用在流体上的质量力只有重力的流体简称为质量力只有重力的流体简称为重力流体重力流体。一、重力作用下流体静压强的基本方程一、重力作用下流体静压强的基本方程.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈
24、用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料重力作用下静止流体质量力:重力作用下静止流体质量力:代入流体平衡微分方程的综合式代入流体平衡微分方程的综合式式中式中C为积分常数,可由边界条件确定。为积分常数,可由边界条件确定。.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料在自由液面上有:在自由液面上有:HZ 时时0pp 代入上式有代入上式有:静力学基本方程:静力学基本方程:这就是这就是重力作用下的流体平衡方程,重力作用下的流体平衡方程,通常称为通常称为流体
25、静力学流体静力学基本方程。基本方程。它适用于平衡状态下的不可压缩均质重力流体。它适用于平衡状态下的不可压缩均质重力流体。或或 当当 时,时,.常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料结论:结论:1)仅在重力作用下,静止流体中某一点的静水压强随深)仅在重力作用下,静止流体中某一点的静水压强随深度按线性规律增加。度按线性规律增加。2)仅在重力作用下,静止流体中某一点的静水压强等于)仅在重力作用下,静止流体中某一点的静水压强等于表面压强加上流体的容重与该点淹没深度的乘积。表面压强加上流体的容
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