第2章 流体静力学课件.ppt

第二章 流体静力学;流体静力学的任务：是研究流体处于平衡状态时的压力分布规律和对物体的作用力及其在工程中的应用 。;1．静水压强的定义;特性一（方向性）：流体静压强垂直于作用面且沿作用面内法线方向。;特性二（大小性）：任一点的流体静压强的大小与作用面的方向无关，只是位置坐标的函数。;它是流体静力学最基本的方程组，流体静力学的其他计算公式都是由此方程组推导出来的。;;力势函数 ;等压面的性质： （1）在平衡液体中等压面即是等势面 （2）等压面与质量力正交（用质量力做功证明）;若自由面 上压力 ，得 ;流体静力学基本方程的常用形式为 ;§2–3 重力作用下静水压强分布规律;压强计量基准;国际单位制： 。 工程单位制： kgf/m2 ，巴(bar）;其工作液体一般为水、酒精、四氯化碳或水银等。;1、测压管(Pressure Tube);既可测液体较高的压强，也可测气体较低压强或真空度，测管可细小而精确。 ;§2–4 压强的量测和点压强的计算;由于 ，即使 很小， 也会较大；另外 越小， 就越大，越有利于提高测量精度。;根据“从PB开始，找等压面，向上减，向下加”的原则进行;校准系数： （实验确定）。;例题1: ;§2–4 压强的量测和点压强的计算;如图所示为双杯双液微压计，杯内和Ｕ形管内分别装有密度ρ1=lOOOkg/m3和密度ρ2 =13600kg/m3的两种不同液体，大截面杯的直径Ｄ＝100mm，Ｕ形管的直径d=10mm，测得h=30mm，计算两杯内的压强差为多少? ;一封闭水箱如图，若水面上的压强p0=-44.5kN/m2， 试求h，并求水下0.3m处M点的压强 (要求①分别以绝对压强、相对压强及真空度表达；②用各种单位表示)及该点相对于基准面0-0的测压管水头。;相对平衡：流体相对于地球运动，而流体和容器之间，以及流体各部分质点之间没有相对运动。 受力：表面力（压强），质量力（重力和惯性力）。;1 等加速直线运动;已知一石油运输车,贮液罐内液位高z0，自由液面上压强为p0以等加速度a 作直线运动。 设坐标原点在液罐底部中点，静止时的液位为z0 , 试求(1)压强分布式为: (2)证明在垂直方向压强分布规律与静止液体一样,即 ;已知：用汽车搬运一敞口的正六面体形玻璃缸。缸长×宽×高=l×b×h=0.6×0.3×0.5m3， 静止时缸内水位高d=0.4m。设鱼缸沿汽车前进方向纵向放置。 求：（1）为不让水溢出， 应控制的汽车最大加速度am； （2）若鱼缸横向 放置时的最大加速 度am。?;2 等角速度旋转运动;;压力分布：;例题7: 浇铸生铁车轮的砂型，已知h=180mm，D=600mm，铁水密度ρ=7000kg/m3，求M点的压强；为使铸件密实，使砂型以n=600r/min的速度旋转，则M点的压强是多少？ ;例题8:有一盛水圆柱形容器，高H=1.2m，直径D=0.7m，盛水深度恰好为容器高度的一半。试问当容器绕其中心轴旋转的转速n为多大时，水开始溢出?;§2–6 液体作用在平面壁上的静水总压力;图解法——作用于矩形平面上的静水总压力的计算;;;总压力的压心位置;例题9:如图所示四种敞口盛水容器的底面积相同，水位高相同。容器中水的重量比为（自左向右）9:1:10:2，试确定底部所受的总压力为；;例题10:已知:矩形闸门长×宽=l×b =4×2m2,b边与自由液面平行,l边θ=30°。求:闸门顶边分别位于(1)水面处；(2)水下H =2m深处时的水总压力F大小和压强中心D的纵向偏心距e 。 ;§2–6 液体作用在平面壁上的静水总压力;§2–6 液体作用在平面壁上的静水总压力;例题13:一垂直放置的圆形平板闸门如图所示，已知闸门半径R=1m，形心在水下的淹没深度hc=8m，试用解析法计算作用于闸门上的静水总压力。;§2–7 曲面上静水总压力;;复杂曲面压力体 采用分段叠加的方法画出 ;§2–7 曲面上静水总压力;例题15:已知:图示封闭容器斜壁α=45°，方孔边长l=0.4m，盖有半圆柱形盖.H=0.5m,相对压强为p0=0.25atm。 求:盖所受总压力大小与方向。;例题16:两水池隔墙上装一半球形堵头，如图。已知：球形堵头半径Ｒ=1m，测压管读数h=200mm。 求：（1）水位差ΔH； （2）半球形堵头的总压力的大小和方向。;浮力-阿基米德浮力定律： ;取决于重心G 与浮心C 相对位置;为水线面积对形心轴 的惯性矩, 为排水体积。 ;GM = CM –CG;例题17: 一匀质圆锥倒置在水面上，淹深为l。 为了使圆锥处于稳定平衡状态，