[工学]第2章水静力学.ppt

水静力学的主要内容 §2-1 静水压强 §2-2 静水压强的分布规律 §2-3 作用在平面上的静水总压力 §2-4 作用在曲面上的静水总压力 学习重点 1、静水压强的两个特性及有关基本概念。 2、重力作用下静水压强基本公式和物理意 义。 3、静水压强的表示和计算。 4、静水压强分布图和平面上的静水总压力的计算。 5、压力体的构成和绘制以及曲面上静水总压力的计算。 §2-1 静水压强 例2-5 路基涵洞进口有一矩形平面闸门，如图所示，若长边 ，宽度 ，倾角 ，顶边水深 ，试用解析法及图解法求闸门所受的静水总压力 。 ②、图解法： 例： 某 处 设 置 安 全 闸 门 如 图 所 示， 闸 门 宽 b= 0.6m， 高 h1= 1m， 铰 接 装 置 于 距 离 底 h2= 0.4m， 闸 门 可 绕 A 点 转 动， 求 闸 门 自 动 打 开 的 水 深 h 为 多 少 米。 2－15．如图， ，上部油深h＝1m，下部水深h1＝2m， 求：单位宽度上的静压力及其作用点。 例1-11 韶山灌区引水枢纽泄洪闸共装5孔弧形闸门，每孔门宽b为10m，弧门半径R为12m，其余尺寸见图。试求当上游为正常引水位66.50m、闸门关闭情况下，作用于一孔弧形门上静水总力大小及方向。 例 有一薄壁金属压力管，管中受均匀水压力作用，其压强为P，管内径为D，当管壁允许拉应力为[ ]时，求管壁厚 为多少?(不考虑由于管道自重和水重而产生的应力)。 U形渠道 涡壳 p δ D T T 电站引水钢管 作用于曲面上的静水总压力 h 水平分力FPx FPz铅直分力 静水总压力 FP b 大小： 方向： 与水平方向的夹角 作用点： 过FPx和FPzx的交点，作与水平方向成α角的线延长交曲面于D点 举例 返回 曲面上静水总压力的水平分力等于曲面在铅垂投影面上的静水总压力。 A B A′ B′ F E G 曲面上静水总压力的垂直压力等于压力体内的水体重。 压力体 返回 压力体应由下列周界面所围成： 1．受压曲面本身； 2．液面或液面的延长面； 3．通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所作的铅垂平面。 的方向：当液体和压力体位于曲面的同侧时， 向下； 当液体及压力体各在曲面之一侧时， 向上。 当曲面为凹凸相间的复杂柱面时，可在曲面与铅垂面相切处将曲面分开，分别绘出各部分的压力体。 压力体应由下列周界面所围成： （1）受压曲面本身 （2）自由液面或液面的延长面 （3）通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所作的铅垂平面 A B A B A B C 举例 静止液体作用在曲面上的总压力的计算步骤： (1)将总压力分解为水平分力Fx和垂直分力Fz。 (2)水平分力的计算， (3)确定压力体的体积。 (4)垂直分力的计算， ，方向由虚、实压力体确定。 (5)总压力的计算， 。 (6)总压力方向的确定， 。 (7)作用点的确定，即总压力的作用线与曲面的交点即是。 一弧形闸门如图所示，闸门宽度b=4m，圆心角φ=45°，半径R=2m，闸门旋转轴恰与水面齐平。求水对闸门的静水总压力。 解：闸门前水深为 A B φ h O R 水平分力： 铅直分力： 静水总压力的大小： 静水总压力与水平方向的夹角： α 静水总压力的作用点： ZD D 答：略。 水静力学基本方程的物理意义 单位液重所具有的位能 z z p/γ z0 p0 Δm pa 水静力学基本方程的物理意义 单位液重所具有的压能 z z p/γ z0 p0 Δm pa 水静力学基本方程的物理意义 z z p/γ z0 p0 Δm pa 公式物理意义 单位液重所具有的势能是相等的 单位液重所具有的势能 水静力学基本方程的几何意义 z z p/γ z0 p0 Δm pa z : 位置水头 p/γ：