2.3压力计量基准 (I)绝对压力(absolut心pressure):以绝对真空(即零大气压)为基准 (2)表压(gaug心pressure心):以当地大气压为基准。它与绝对压力的关系,可用下式表示: 表压=绝对压力一大气压力 (3)真空度(vacuum):当被测流体的绝对压力小于大气压时,其低于大气压的数值,即: 真空度=大气压力一绝对压力 注意:此处的大气压力均应指当地大气压。在本章中如不加说明时均可按标准大气压计算。 第6负共61贞(第一章流体力学基础)
3.剪力和粘度 设有上下两块平行放置而相距很近的平板,两板问充满者静止的液体,如图所示。 1=0 3.1牛顿粘性定律 运动者的流体内部相邻两流体层问由于分子运动而产生的相互作用力,称为流体的内摩 擦力或粘滞力。流体运动时内摩擦力的大小,体现了流体粘性的大小。 实验证明,两流体层之间单位面积上的内摩擦力(或称为剪应力)τ与垂直于流动方向 第7贞共61贞(第一章流体力学基础)
的速度梯度成正比。即:T=1号 式中:μ为比例系数,称为粘性系数,或动力粘度(viscosity),简称粘度 △u△y表示速度沿法线方向上的变化率或速度梯度。 所表示的关系,称为生顿粘性定律。 牛顿粘性定律也可写成: t=h0 式中:du/dy为速度梯度 3.2粘度的单位及换算关系 粘性是流体的基本物理特性之一。仁何流体都有粘性,粘性县有在流体运动时才会表现 出来。粘度的单位为Ps。常用流体的粘度可查表。 量翔分折:川==婴=兰学=Pas 从手册中查得的粘度数据,其单位常用CGS制单位。在CGS单位制中,粘度单位为: [川小=[引=如=警此年位用特号P表示,称为的, Ns/m2(或Pas、P、cP与的换算关系为:1Pa:s=10P=1OO0cP 运动粘度:流体粘度μ与密度p之比称为运动粘度,用符号v表示:v=μ/p(ms) CGS单位制中,其单位为cms,称为斯托克斯,用符号St表示。 注:各种液体和气体的粘度数据,均由实验测定。可在有关手册中查取某些常用液体和气体 粘度的图表。 3.3影响粘度因素分析 (1)温度对液体粘度的能响很大,当温度升高时,液体的粘度减小,而气体的粘度增大。 (2)压力对液体粘度的影响很小,可忽略不计,而气体的粘度,除非在极高或极低的压力 下,可以认为与压力无关。 二、流体静力学基本方程式 1、流体静力学基本方程式推导 流体静力学基本方程式是用于描述静止流体内部的压力沿着高度变化的数学表达式。对 第8贞共61贞(第一章流体力学基础)
于不可压缩流体,密度不随压力变化,其静力学基本方程可用下述方法推导。 现从静止液体中任意划出一垂直液柱,如图所示。液柱的横截面积为A,液体密度为P,若 以容器器底为基准水平面,则液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分别为乙和 Z2,以p1与2分别表示高度为Z及Z2处的压力 在垂直方向上作用于液柱的力有: (1) 下底面所受之向上总压力为P24:上底面所受之向下总压力为pA: (2) 整个液柱之重力G=Pg4亿-Z) 在静止液体中,上述二力之合力应为零,即: PM-pM-PgA(Z-Z动=0 p2=p +pg(Z-Z) 一液体静力学基本方程式 如果将液柱的上底面取在液面上,设液面上方的压力为p%,液柱ZZ=h,则上式可政写为 P:=Po+pgh 注释: (1)当液面上方的压力一定时,在静止液体内任一点压力的大小,与液体本身的密度 和该点距液面的深度有关。因此,在静止的、连续的同一液体内,处于同一水平血上的各点 的压力都相等。此压力相等的水平面,称为等压血。 (2)当液面的上方压力有变化时,必将引起液体内部各点压力发生同样大小的变化 =十P助可改写为是=h 由上式可知,压力或压力养的大小可用液柱高度表示。 第9贞共61英(第一章流体力学基础)
2、静力学基本方程式中各项的意义 将p=P十Pg亿-Z列两边除以Pg并加以整理可得 21+g=z2+ z+品=常数 上式中各项的单位均为m。 位压头(potential tential head): 式中第一项Z为流体距基准面的高度,称为位压头。若把重量g的流体从基准面移到 高度Z后,该流体所具有的位能为mgZ。单位质量流体的位能,则为mgz/mg=-z。即上 式中Z(位压头)是表示单位重量的流体从基准面算起的位能(potential energy). 静压头(static head): 式中第二项p/pg称为静压头,又称为单位质量流体的静压能(pressur心cnergy) 静压头的意义: 如图所示:密闭容器,内盛有液体,液血上方压力为P 说明Z处的液体对于大气压力来说,具有上升一定高度的能力。 静压力十位压头三常数 也可将上述方程各项均乘以g,可得8g+号=常数 三、流体静力学基本方程式的应用(压力测量) 1、U型管液柱压差计(U-tube manometer) 指示液密度Po,被测流体密度为p,图中a、b两点的压力是相等的,因为这两点都在 同一种静止液体(指示液)的同一水平血上。通过这个关系,便可求出PP:的值 第10贞共61贞(第一章流体力学基础)