水力学2专用课件.ppt

第二章 流体静力学 思考1 挡水墙的静水压强按什么规律分布? 挡水墙所受的总压力是多少? 思考2 提升闸门需要多大的力? 珠穆朗玛峰顶上的压强只有0.3个大气压，空气密度只有海平面空气密度的0.4倍。这是为什么? 海面下108m深处水的压强是多少? §2-1 流体静压强的特性 本节研究的问题： 静止流体的应力有什么特征? 静止的流体不能承受拉应力，只能承受压应力 （流体静压强的方向为受压面的内法向） §2-2 流体静止的微分方程 边长分别为dx,dy,dz的微元平行六面体受表面力和质量力的共同作用而保持静止。 同理： 两个邻点的压强差为： 质量力有势的概念： §2-3 静止液体的压强分布 均质液体ρ=常数，质量力只有重力。 取Z轴为海拔高度方向，则： 二.压强的计量单位和表示方法： 三.水静力学基本方程的物理意义和几何意义 作业：P50，第3题、第4题。 第二章 流体静力学 静止的流体不能承受拉应力，只能承受压应力 （流体静压强的方向为受压面的内法向） 两个邻点的压强差为： 2.测压管： 用开口管测压强，液柱高度为： 3.几何意义： Z —— 液体中某点相对于某基准面的位置高度，称位置水头 （单位：m） p/? —— 压强水头（单位：m）。 Z+p/? —— 测压管水头（p为相对压强）。 §2-4 液柱式压差计 §2-4 液柱式压差计 书上P29的例2-2： 书上P29的例2-3： §2-5 静止大气压强分布 2、对流层： 对流层大气温度的变化：海拔高度每增加1000m，大气温度降低6.5度，即 T = T0 - 0.0065z = T0 - ?Z 大气服从状态方程：p = ρRT §2-6 静止液体作用在平面上的合力 §2-6 静止液体作用在平面上的合力 合力的方向为受压面的内法向。 3.合力的作用点(即压力中心）D： 由于工程实际中的受压面都是轴对称平面，合力的作用点(即压力中心）D必在对称轴上，只需yD即可确定 D点的位置。 1).合力F的大小等于压强分布体的体积，即 F = ??b； 2).合力F的方向为垂直指向受压面； 3).合力F的作用线通过压强分布体的形心，作用线与受压面的交点即为D点。 例： 已知：一块平板宽为 B，长为L，倾角?， 顶端与水面平齐。求：总压力及作用点。 书上P35的例2-6： 如图：已知一平板，长L，宽B，安装于斜壁面上，可绕A转动。已知L，B，L1，θ。 求解：启动平板闸门所需的提升力F。 作业：P50-52，第6题、第16题。 书上P35~36的例2-7： 平板AB,可绕A转动。长L=2m，宽 b=1m, θ=60°，H1=1.2m，H2=3m。 为保证平板不能自转，求自重G。 例：与水平面成45°倾角的矩形闸门AB (图1)，宽1m，左侧水深h1 = 3m，右侧水深h2 = 2m。试用图解法求作用在闸门上的静水总压力的大小和作用点。 §2-7 静止液体作用在曲面上的合力 §2-7 静止液体作用在曲面上的合力 2.合力的方向： 二. 压力体的绘制： 2.复杂曲面压力体的绘制： 书上P38的例2-9： 例：一球形容器由两个半球铆接而成 (如图1所示)，铆钉有n个，内盛重度为 的液体，求每一铆钉所受的拉力。圆 作业：P53-54，第21题、第23题。 ※§2-8 非惯性坐标系中静止液体的压强分布 2.等压面方程： 二. 等角速旋转容器中液体的相对平衡： 2. 等压面方程： 3. 液体的自由表面方程： 例：用离心铸造机铸造车轮。求A-A面上的液体总压力。 例：在一直径d = 300mm，而高度H = 500mm的圆柱形容器中注水至高度h1 = 300mm，使容器绕垂直轴作等角速度旋转。如图示。(1) 试确定使水之自由液面正好达到容器边缘时的转数n1;(2) 求抛物面顶端碰到容器底时的转数n2，此时容器停止旋转后水面高度h2将为多少？ Pz方向铅垂向上，即铆钉受拉力。 图2 每一铆钉所受的拉力为： §2-7 静止液体作用在曲面上的合力 1.液体中任一点p的计算式： 液体随容器作等加速度运动，液体内部没有相对运动，处于相对平衡状态。 分析单位质量力： 坐标系oxyz 固定在小车上，与小车一起运动。 一. 作水平等加速运动液体的相对平衡： 惯性力： ※§2-8 非惯性坐标系中静止液体的压强分布 积分后得： 又因为： 时， 3.液体的自由表面方程： 液体的自由