第二章 水静力学讲解.ppt

水 静 力 学 基本要求：1. 液体内一点的压强计算-等压面2.作用面上的水压力计算3.几个基本概念：工程大气压，绝对压强，相对压强，真空值，真空度；测压管高度、测压管水头注：计算中用同一套的压强值； 重点：1. 液体内一点的压强计算-计算公式+等压面2.作用面上的水压力计算： 回忆 概 述 本章纲要: 第一节　静水压强及其特性 静水压力：静止液体作用在与之接触的表面上的水压力。单位：N或KN。 二 静水压强的特性 总结-压强分布图的画法 第二节 重力作用下静水压强分布规律 二、等压面 三、 绝对压强、相对压强、真空值 四 静水压强分布图 平面静水压强分布图示例一 平面静水压强分布图示例二 平面静水压强分布图示例三 曲面静水压强分布图示例一 曲面静水压强分布图示例二 五 测压管高度、测压管水头、真空度 真空度 第三节 测量压强的仪器 二 水银测压计 三 水银差压计 四 真空测压计 水银真空测压计 第四节 作用在平面上的静水总压力 第四节 作用在平面上的静水总压力 第五节 作用在曲面上的静水总压力 “先分解后合成”图示 一水平分力的大小 水平分力的三维图示 二静水总压力的垂直分力 （1）垂直分力的大小 (1)压力体构成 (2)垂直分力的方向 三静水总压力的合力及作用点 再 见! 静水压强第一特性证明 液压千斤顶压力传递原理 等压面为水平面证明 等压面举例 敞口容器压强计算 密闭容器压强计算 图解法 一静水总压力的大小(图解法) 二方向与作用点(图解法) 合力方向垂直指向受压面 三角形与矩形荷载 梯形荷载计算 一静水总压力大小(解析法) 二方向与作用点(解析法) 复杂曲面的压力体 两侧有水的压力体 自由液面的确定 例2-3 例2-4 如图所示多级U形水银测压计，求容器中A点压强。已知两个U形管的水银柱高为 C y yC dP M N x o dω h hC α 形心点 中心点的相对压强 上各点压强近似相等, 压强场为平行力系，则静水总压力 为面积 对ox轴的静矩，结果为 结论： 任意平面静水总压力 =形心压强×受压面面积 D P 作用点 总压力垂直指向被作用面(平行力系) 据合力矩定理，对ox轴取矩 x D y yD dP P M N o α dω h hD 据惯性矩的平行移轴定理 受压面对与ox轴平行的形心轴的惯性矩 受压面面积对ox轴的惯性矩 A B A B C 方法：24页另①压力体重力为曲面承担②直接作用于实际存在液体的为实；③曲面平衡得出虚压力体； 注意：自由液面的含义 C A B D A B C D pz1 pz2 B D p0 A B h 三峡船闸 例1 某矩形闸门高 ，宽 上端有铁链维持其铅直位置， ， ，试求铁链受的拉 。 ，下端装有铰与地连接， 力 解: （1）总压力的大小： (2) 方向：垂直闸门水平向右。 (4) 拉力 对B点取矩 (3) 作用点：过矩形荷载的的形心， 解 容器左侧测压管的水柱高为 kpa 已知盛水容器内A点相对压强为19.6kPa，其他数据如图所示。求：①容器两侧测压管内的水柱 h及水银柱高度，②水面压强。 m 又 于是液面压强 kpa ∵U形测压计中，n一n为等压面，满足 ∴水银柱高 水柱高 。 ， ， ， 解 由等压面原理可知 P0pa pa hv 适用范围:量测真空压强 容器内液面真空值 真空度为 真空度即为测压管液面在自由液面以上的上升高度。 空气 B pa hm γ PBpa 水银γm h B点的真空值 例题 计算内容：平面或曲面壁上的静水总压力的大小、方向和作用点。 问题描述：①已知：面壁上的静水压强分布（分布力）。②求解：合力；③方法：理论力学方法。 ①合力大小：矢量；压强在x、y、z方向分解后，面壁上的积分，再合成； ②合力方向： x、y、z方向合力分量确定 ③作用点： 确定作用点的三个坐标（x,y,z）;合力矩定律， 工程实例： 计算内容：平面壁上静水压合力和曲面上的静水压合力。 图解法 解析法 解决方法 （只适用矩形平面） （适用于任意平面） 坝体 闸门 工程实例： 二向曲面(即柱面)的静水总压力的大小、方向和作用点计算。 “先分解，后合成” 弧形闸门 研究内容： 计算思路： x o z dPx dPz dP 静水总压力水平分力 计算内容 静水总压力垂直分力 x o z dPx dPz dP E F E F dωz dωx dPx dPz dP θ h 微元曲面EF的水平分力 曲面AB的水平分力 A B ωx