工程流体力学第2章 流体静力学.ppt

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* 第2章 流体静力学 当液面压力 时,可推导出: 折算法:先将液面压力 p0 折算为 pa,使液面升高或降低一个液柱高 度 ,再利用 时导出的公式进行计算。 但是,一般不直接代入以上公式进行计算,而是采用折算法。 当液面压力 时,一定要考虑液面压力 的作用。 (见归柯庭,《工程流体力学》, 科学出版社,P50) * 平面上总压力的计算:分p0=pa和p0≠pa两种情况 1、对于p0=pa的情况: (1)大小: (2)方向:垂直指向作用面 (3)压力中心:斜平面时: 垂直平面时: 2、对于p0 ≠ pa的情况: 将液面折算:增加或减去一个液柱高度 ,化为p0=pa的情况。 小结 * 第2章 流体静力学 静水奇象 思考? 容器底面上受总压力均相等 * 例题: 求斜壁上圆形闸门上的总压力及压力中心。已知闸门直径d = 0.5 m,a = 1 m,? = 60°。 解:闸门形心的淹深: 闸门上的总压力: 压力中心: * 第2章 流体静力学 §2.7 静止流体作用在曲面上的总压力 例如:水塔、锅炉、油罐、弧形闸门等。 * 第2章 流体静力学 曲面上各点的流体静压力都垂直指向受压面,不同点所受压力的大小和方向是变化的,这样就形成了复杂的空间力系。 下面以工程上常见的二向曲面(柱面的一部分)为例,说明确定总压力的分析方法及其计算公式,然后再将结论推广到一般曲面 设有一承受液体压力的二向柱形曲面,面积为A,如图。 建立坐标系:y轴与二向曲面的母线平行,则曲面在xoz面上的投影为曲线ab。 * 第2章 流体静力学 在曲面ab上取一微元面积dA,其淹没深度为h,则流体作用在微元上总压力为: 1、总压力的大小、方向 (1)水平分力 : 为面积A在yoz坐标面上投影面积Ax对y轴的面积矩,有 即流体作用在曲面上总压力的水平分力等于流体作用在该曲面对垂直坐标面yoz的投影面Ax上的总压力。 水平分力Px作用线通过Ax的压力中心: * 第2章 流体静力学 (2)垂直分力 : 它相当于从曲面起向上引到液面的若干微小柱体的体积总和abcd,称为压力体,用“V”表示。 即流体作用在曲面上总压力的垂直分力等于压力体中液体的重量,其作用线通过压力体的重心。 (3)总压力的大小和方向 : 将上述总压力的两个分力合成,即得到液体作用在曲面上的总压力 总压力方向垂直于作用面且与垂线之间的夹角: * 第2章 流体静力学 水平分力Px作用线通过投影面积Ax的压力中心而指向受压面。 垂直分力Pz作用线通过压力体的重心而指向受压面。 故,总压力作用线必然通过这两条作用线的交点D?,且与垂直线成?角。这条总压力作用线延长与曲面的交点D就是总压力在曲面上的作用点。 2、总压力的作用点 * 第2章 流体静力学 3、压力体 是一体积,叫压力体,这是一个纯数学概念,与其内部是否充满着液体无关。 另外,从压力体的组成(几何图形),也可以将压力体的概念定义为: 压力体:是指由液体的自由表面(或其延伸面)、受压曲面和由该曲面的边线引向自由液面(或其延伸面)的铅垂面所围成的体积。 根据垂直分力的方向又分实压力体和虚压力体两种: (1)实压力体 (2)虚压力体 Pz ↓,内部充满流体,用“+”表示 Pz ↑,内部没有流体,用“-”表示 * 第2章 流体静力学 复杂曲面的压力体,可以采用分段叠加的方法画出 * 曲面上总压力的计算:分p0=pa和p0≠pa两种情况: 对于p0=pa的情况: (1)大小: ,而 , (2)方向: ,?为P与垂直方向的夹角。 (3)作用点:由 与 作用线共同确定。 对于p0 ≠ pa的情况: 将液面折算:增加或减去一个高度 ,化为p0=pa的情况。 小结 * 例题: 密闭容器如图所示,内盛水,其侧壁上有一半径R = 1 m的半球形盖子。已知p0 = 2 at(

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