Chap2机械设计 流体静力学.ppt

返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * 返回 * * * * * 为 Ax 对 y 轴的面积矩。 §2-6 静止流体作用在曲面上的总压力 一、总压力的大小和方向 1. 水平向力(x向) (为dA法线与x轴夹角) 与前面讲的平面的总压力完全一样，Px的作用线通过 Ax 的压 力中心 . * (压力体液体的重量，通过压力体的重心) 为一体积(图2-20阴影部分)：由液体的自由表面，承受压力的曲面和由该曲面的边线向上垂直引申到自由液面或其延伸的各个表面所围成的体积。这样一个体积定为压力体。 §2-6 静止流体作用在曲面上的总压力 2. 垂直分力 * §2-6 静止流体作用在曲面上的总压力 3. 总压力的大小及方向 (为总压力作用线与垂直线的夹角) * §2-6 静止流体作用在曲面上的总压力 二、总压力的作用点 总压力的作用线(过Px,Py的交点)与曲面的交点，即为总压力在曲面上的作用点。 * 为纯数学概念，与是否充满液体无关(参见图2-22)。 §2-6 静止流体作用在曲面上的总压力 三、压力体 实压力体： 压力体中充满液体(记为”+”) 虚压力体：压力体中没有液体(记为”-”) 实压力体与虚压力体重合部分可以相互抵消。 * §2-6 静止流体作用在曲面上的总压力 例2-3 如图所示，有一圆形滚门，长1m(垂直图面方向)，直径为4m，两侧有水，上游水深4m，下游水深2m，求作用在门上的总压力的大小及作用线的位置。 解：分左右两部分计算 左部： 水平分力： 垂直分力： 合 力： 作用线通过中心与铅垂线成夹角 * §2-6 静止流体作用在曲面上的总压力 右部： 水平分力： 垂直分力： 合力： 作用线通过中心与铅垂线成夹角 总水平分力： 总垂直分力： 总合力： * §2-7 物体在液体中潜浮原理 几个概念: 1、浮体: 飘浮在液面上的物体称为浮体。 2、潜体: 完全潜没在液体中的物体称为潜体。 * §2-7 物体在液体中潜浮原理 一、浮力的计算: 为什么会产生浮力? 为什么浮力等于物体排开液体的重量? 因流体对固体表面有压力作用。 浸没在流体中的固体表面压力的合力即是浮力，可以很容易地通过压力体的概念将浮力计算公式推导出来。 * §2-7 物体在液体中潜浮原理 如图2-23所示，物体ABCD沉没在液体内部，坐标系选择如图。所有曲面(表面)总压力为: 式中: P- 物体表面所受到的总压力; Px,Py,Pz- x,y,z方向的分力; * §2-7 物体在液体中潜浮原理 1. 水平方向力(Px,Py) 因物体任一水平切面位于同等深度，静压力相等，任一方向两边压力方向相反，故: (所有水平方向合力为零)。 * §2-7 物体在液体中潜浮原理 2. 垂直方向的力(Pz) * 浸没在液体中的物体所受的液体总压力是一个垂直压力，他的大小等于与物体同体积的液体重量，方向朝上。 §2-7 物体在液体中潜浮原理 二、潜体的平衡与稳定 潜体受两个力: 重力G，作用点在重心; 浮力P，作用点在物体的几何中心; 平衡条件: G = P; G和P的作用线在一条直线上; * §2-7 物体在液体中潜浮原理 稳定性：受外力作用发生倾斜后，自身恢复原来平衡状态的能力。 稳定性分析(图2-24): 重心在几何中心以下(稳定平衡); 重心在几何中心以上(不稳定平衡); 重心与几何中心重合(随遇平衡) 。 * §2-7 物体在液体中潜浮原理 三、浮体的平衡及稳定 平衡条件与潜体相同. 稳定性(比较复杂,受外力倾斜后浮心变化)(图2-25): 重心在浮心以下为稳定平衡; 重心与浮心重合为稳定平衡; 重心在浮心以上: * §2-7 物体在液体中潜浮原理 定倾中心：浮体倾斜后新的浮力作用线与原平衡时浮力作用线(浮轴)的交点。 定倾中心在重心以上为稳定平衡; 定倾中心与重心重合为随遇平衡; 定倾中心在重心以下为不稳定平衡; * 第二章 小结 一. 基本概念 绝对静止 相对静止 总压力P 平均压力 P/A 点压力