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《工程流体力学》三级项目报告

流体对曲面壁作用力分布

班级：14级机电3班

指导老师：郑小军

小组成员：

目录

一、项目目的和要求

二、小组成员及分工

三、计算过程

四、软件编程求解

五、总结

六、参考文献

一、项目目的及要求

1、项目目的

学习和掌握流体作用在曲面壁上的力，通过作用力对面积的记分

来算出，可以通过软件来得出结果。

2、项目要求

(1)查阅相关文献，查找符号分析方面的软件;

(2)掌握流体作用在曲面壁上的力的计算方法;

(3)查找英制量纲与国标量纲的转换；

(4)计算和分析流体作用在曲面壁上的力，求下图中闸门宽度

1ft（英尺）宽度上的水平分力和垂直分力。

二、小组成员与分工

三、计算过程

(1)英制量纲与国标量纲的转换

1ft=0.3047999995367米

18ft=18×0.3047999995367=5.486米

(2)受力分析推导：

设曲面ab的面积为A，置于液体之中，如上图所示。液面通

大气，即液面表压强为零，在曲面ab上任取一微小面积dA（淹深为

h），其所受压力

dF=ρghdA

将dF分解为水平分力dF和垂直分力dF然后分别在整个面积

yz，

A上求积分，得

F=∫dF=∫dFcosθ

yA

=∫ρghdA=ρg∫hdA

AyAy

式中∫hdA=hA为面积A在zox坐标面上的投影面A对ox轴的面积

Aycyy

矩（x轴垂直于纸面），于是水平分力

3

F=ρghA=1×10×9.81×2.743×1.673N=45018.47N

ycy

其作用线通过A投影面的压力中心D

Y

垂直分力

F=∫dF=∫dFsinθ=∫ρghdAsinθ=ρg∫hdA

zAzAAAz

式中A为面积A在yox坐标面上的投影面积，∫dF为曲面ab上的

zAz

液柱体积V，称这个体积为压力体，于是有

F=ρgV

z

即曲面上所受到的总压力的垂直分力等于压力体的液重，其作用线通

过压力体的重心，其中体积V为曲面上半部分及其下半部分由于受力

方向不同所抵消之后的等效体积，于是垂直分力有

22

F=ρgV=1000*9.81*[0.305*(π*R/6-√3*R/4)]

z

=1000*9.81*0.832

=8161.92N

对柱体曲面，所受总压力的水平分力F和垂直分力F，因为一定共面，