--第二章流体静力学概念.pptVIP

流体静力学研究流体在外力作用下处于平衡状态时的力学规律及其在工程实际中的应用。 流体质点与质点之间，以及流体质点与固体接触面之间没有相对运动，流体平衡或相对平衡状态。 力学规律：平衡流体内部的压强分布规律及流体与其它物体间的相互作用力 ;第二章 流体静力学;2.1 静止流体上的作用力;2.1 静止流体上的作用力;2.1 静止流体上的作用力;2.1 静止流体上的作用力;流体静压强的特性： (1)流体静压强的方向必然重合于受力面的内法线方向。 若不重合，?P可分解为法线和切线方向的两个力。静止时不存在切向力；若不是内法线而是外法线方向，则流体受拉力，同样不能静止。 (2)平衡流体中任意点的静压强值只由该点的位置坐标决定，而与该压强的作用方向无关。 即平衡流体中各点的点压强 ,与作用方向无关。 证明过程自学（P17）。 结论证明：缩为一流体质点时，必有 表明流体中任意质点各个方向受到的压强值大小相等。 ;2.2 流体的平衡微分方程及其积分;2.2 流体的平衡微分方程及其积分;2.2 流体的平衡微分方程及其积分;2.2 流体的平衡微分方程及其积分;2.2 流体的平衡微分方程及其积分;2.2 流体的平衡微分方程及其积分;2.3 流体静力学基本方程;2.3 流体静力学基本方程;2.3.2 静止液体中的压强计算和等压面 压强计算： 积分常数 故 式中 表示液体质点在自由表面以下的深度，用h表示 上式可写成;2.3 流体静力学基本方程;2.3 流体静力学基本方程;2.3 流体静力学基本方程;2.3 流体静力学基本方程;复习－－作用在静止流体上的力;流体静压强的特性： (1)流体静压强的方向必然重合于受力面的内法线方向。 (2)平衡流体中任意点的静压强值只由该点的位置坐标决定，而与该压强的作用方向无关。 流体中任意质点各个方向受到的压强值大小相等 ;复习－流体平衡微分方程及其积分;复习－－流体的平衡微分方程及其积分;复习－－静力学基本方程;复习－－静止液体的压强计算公式;2.3 流体静力学基本方程;;;2.4 流体静压强的测量;2.4 流体静压强的测量;2.4.2 静压强的测量;;;;;;例：一密封水箱,如图所示 若水面上的相对压强为-44.5kN/m2，当地大气压强为98kN/m2 求：（1）h值；（2）水下0.3m处M点的压强，要求分别用绝对压强、相对压强、真空度、水柱高及工程大气压表示；（3）M点相对于基准面O—O的测压管水头。 （1）求h值：列等压面1－1，pN?= pR?= pa? （2）求pM :用相对压强表示;[例题2.5] 如图，杯式二液式微差计 已知：U型管直径d＝5mm，杯直径D＝50mm，酒精γ1＝8500N/m2，煤油γ2＝8130N/m2 求交界面升高h＝280mm时的压强差?p。 解： 换算成水柱;方向：重合于平面壁的内法线 大小：在平面壁上取微元面积dA，假定其形 心位于液面以下h深处，则其形心处的压强为 ; 是面积GBADH绕x轴的静力矩，值为zcA 其中zc为受压面积A的形心C到x轴的距离; ; ;复习;;复习; ;[例题2.7] 如图，一水池闸门，已知：宽B＝2m，水深h＝1.5m 求作用在闸门上的总压力的大小及作用点位置。 解：;[例题2.8] 如图，倾斜闸门AB，宽度B为1m（垂直于图面），A处为铰链轴，整个闸门可绕此轴转动。水深H＝3m，h＝1m，闸门自重及铰链中的摩擦力不计。求升起此闸门时所需垂直向上的力。 解： 总压力的作用点到铰链轴A的距离为 根据力矩平衡，闸门刚转动时，力P、T对铰链的力矩代数和为零，即;[例题] 如图，一平板闸门，高H＝1m，宽b＝1m，支撑点O距地面的高度a＝0.4m，问当右侧水深h增至多大时，闸门才会绕O点自动打开？ 解： 当水深h增加时，作用在平板闸门上静水压力作用点D也在提高。 当该作用点在转轴中心O处上方时，才能使闸门打开。 故求当水深h为多大，水压力作用点恰好位于O点处。;2.6.1总压力的大小、方向、作用点 工程上常需计算各种曲面壁（例如圆柱形轴瓦、球形阀、连拱坝坝面等）上的液体总压力。 设有二向曲面壁EFBC，左边承受水压，如图a。求此曲面壁上的ABCD部分所承受的总压力。 1）微元面积的作用力 在曲面上取微元面积 dA，其形 心在液面以下的深度为h ，如图b。 则此微元面积上所承受的压力： 此压力垂直于微元面积dA， 并指向 右下方，与水平面成α角度。