第二章流体力学流体静力学PPT课件

1第二章  流体静力学第五节第五节     测压计测压计第六节第六节     平面上的流体静压力平面上的流体静压力第七节第七节     曲面上的流体静压力曲面上的流体静压力2第五节    测压计n n  测压管n n  水银测压计与U形测压计n n  压差计n n  金属测压计n n  真空计3第五节  测压计一、测压管A hp0 测压管（Pizometric Tube）:是以液柱高度为表征测量点压强的连通管一端与被测点容器壁的孔口相连，另一端直接和大气相通的直管     适用范围：测压管适用于测量较小的压强，但不适合测真空由等压面原理计算：第五节  测压计判断：测压管内液柱的高度就是压强水头   4第五节  测压计         如果被测点A的压强很小，为了提高测量精度，增大测压管标尺读数，常采用以下两种方法：（1）将测压管倾斜放置，此时标尺读数为l，而压强水头为垂直高度h，则           pA=h=  lsin  2）在测压管内放置轻质而又和水互不混掺的液体，重度 ′<  ，则有较          大的h hAp0 l5二、水银测压计与U形测压计适用范围适用范围：用于测定管道或容器中某点流体压强，通常被测点压：用于测定管道或容器中某点流体压强，通常被测点压强较大。

强较大B—BB—B等压面：等压面：z2BB'z112p0A+c c选择：在如图所示的密闭容器上装有U形水银测压计,其中1,2,3点位于同一水平面上，其压强关系为： A.p1=p2=p3；    B.p1>p2>p3；       C.p1p>pa a；；        C.C.p p0 0

11四、金属测压计（压力表）适用范围：用于测定较大压强是自来水厂及管路系统最常用的          测压仪表 五、真空计（真空表）适用范围：用于测量真空第五节  测压计15 1、在传统实验中，为什么常用水银作U型测压管的工作流体？1、压缩性小；2、汽化压强低；3、密度大 2、图示水深相差h的A、B两点均位于箱内静水中，连接两点       的U形汞压差计的液面高差hm，试问下述三个值hm哪一个       正确？H汞 mAB答案： （3）因为压差计所测压差为两测点的测压管水头差即：163、图示两种液体盛在同一容器中，且 1< 2，在容器侧壁装      了两根测压管，试问图中所标明的测压管中水位对否？ 1 2对17一、静压强图示二、平面上的流体静压力    （一）解析法    （二）图解法第六节  平面上的流体静压力18一、静水压强分布图 h1•      静水压强分布图绘制原则：        1、根据基本方程式 p=h 绘制静水压强大小；        2、静水压强垂直于作用面且为压应力第四节  静止流体压强的分布第六节  平面上的流体静压力h hph2h1 h2 h1p h1 h2ph2h119•      静水压强分布图绘制规则：        1、按照一定的比例尺，用一定长度的线段代表静水压强的大小；        2、用箭头标出静水压强的方向，并与该处作用面垂直。

        受压面为平面的情况下，压强分布图的外包线为直线；当受压面为曲线时，曲面的长度与水深不成直线函数关系，故压强分布图外包线亦为曲线1、 作用力的大小，微小面积dA的作用力：hphchdFFyycypMNCP自由液面PCxxyo        MN为任意形状的平面，倾斜放置于水中，与水面成角，面积为A，其形心C的坐标为xc ，yc ，形心C在水面下的深度为hc 二、平面上的流体静压力（一）解析法20结论：潜没于液体中的任意形状平面的静水总压力F，大小等于受压面面积A与其形心点的静压强pc之积hphchdFFyycypMNCP自由液面PCxxyo静矩：合力矩定理（对ox轴求矩）：2、总压力作用点（压心）21      式中：Io——面积A绕ox轴的惯性矩                  Ic——面积A绕其与ox轴平行的形心轴的惯性矩结论： 1 、当平面面积与形心深度不变时，平面上的总压力大小与平                      面倾角无关；               2、 压心的位置与受压面倾角无关，并且压心总是在形心之下                      只有当受压面 位置为水平放置时，压心与形心才重合。

第六节  平面上的流体静压力面积惯性矩：22常见图形的A、yC及IxC值 几何图形名称几何图形名称   面积面积A A 形心坐标形心坐标y yC C    对通过形心轴的惯性矩对通过形心轴的惯性矩I IxCxC   矩形矩形   bhbh   三角形三角形   梯形梯形   圆圆   r r半圆半圆   cyCyxbhcyCyxbhcyCyxbhcyCyxrcyCxry25原理：静水总压力大小等于压强分布图的体积，其作用线通过压强分布图            的形心，该作用线与受压面的交点便是压心P适用范围：规则平面上的静水总压力及其作用点的求解第六节  平面上的流体静压力（二）图解法选择：任意形状平面壁上静水压力的大小等于____处静水压强乘以受压面的面积  A.受压面的中心；    B.受压面的重心；       C.受压面的形心；D.受压面的垂心  332、解析法          首先确定淹没在流体中物体的形心位置以及惯性矩，然后由解析法计算公式确定总压力的大小及方向平面上的静水总压力的计算小结1、图解法            根据静水压强的两个基本特性及静水压强计算的基本方程绘制出受压面上的相对压强分布图，静水总压力的大小就等于压强分布图的体积，其作用线通过压强分布图的重心。

34h2、挡水面积为A的平面闸门，一侧挡水，若绕通过其形      心C的水平轴任转角，其静水总压力的大小、方向      和作用点是否变化？相同；不相同1、 浸没在水中的三种形状的平面物体，面积相同，形心处的水深相等问：哪个受到的静水总压力最大？压心的水深位置是否相同？ 大小不变；方向变，但始终与闸门垂直；作用点不变353、使用图解法和解析法求静水总压力时，对受压面的形状      各有无限制？为什么？图解法有，规则形状，为了便于作压强分布图；解析法无4、垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力P的作用点到水面的距离yD为： 2/3h=2m36第七节  曲面上的流体静压力•     水平分力•     垂直分力•     压力体•     静水总压力37第七节  曲面上的流体静压力•     水平分力Fx结论：作用于曲面上的静水总压力F的水平分力Fx等于作用于该曲面的垂直        投影面（矩形平面）上的静水总压力，方向水平指向受力面，作用线通        过面积Az的压强分布图体积的重心dFzEFdFxdF(dA)z(dA)xoxzFxAzBAFEhA'38•     垂直分力Fz式中：Vp ——压力体体积结论：作用于曲面上的静水总压力F的铅垂分力Fz等于该曲面上的压力体所         包含的液体重，其作用线通过压力体的重心，方向铅垂指向受力面。

FzdFzEFdFxdF(dA)z(dA)xoxzBAFA'EhB'第七节  曲面上的流体静压力39BOA(b)虚压力体OAB(a)实压力体•    压力体 压力体的种类：实压力体和虚压力体实压力体Fz方向向下，虚压力体        Fz方向向上FzFz        压力体体积的组成：（1）受压曲面本身；                                                  （2）通过曲面周围边缘所作的铅垂面；                                                  （3）自由液面或自由液面的延长线第七节  曲面上的流体静压力40AB第七节  曲面上的流体静压力ABCDEABCDE+=ABABAB• •多种液体作用下的压力体绘制（见动画）多种液体作用下的压力体绘制（见动画）•绘制图中AB曲面上的压力体43•     静水总压力      作用在曲面上的静水总压力      F与水平面的夹角：F的作用点作用在F作用线与曲面的交点第七节  曲面上的流体静压力作用线：必通过Fx ， Fz的交点，但这       个交点不一定位于曲面上。

对于       圆弧面，F作用线必通过圆心BOAFxFFxFZFZ49曲面上的静水总压力的计算小结1、计算水平分力  正确绘制曲面的铅垂投影图，求出该投       影图的面积及形心深度，然后求出水平分力；2、计算铅垂分力   正确绘制曲面的压力体压力体体积由      以下几种面围成：受压曲面本身、通过曲面周围边缘所      作的铅垂面、液面或液面的延长线铅垂分力的大小即      为压力体的重量；3、总压力的合成   总压力的大小利用水平分力及铅垂分力      通过求合力的方法求得4、确定总压力的方向  利用水平分力及铅垂分力可求得总      压力作用线与水平线的交角END50本课完本课完                        按任意键或点击鼠标退出课件，按任意键或点击鼠标退出课件，返回书目请点击返回书目请点击“ “返回书目返回书目” ”按钮 工程流体力学电子教案第一版由毛根海教授工程流体力学电子教案第一版由毛根海教授工程流体力学电子教案第一版由毛根海教授工程流体力学电子教案第一版由毛根海教授主持，浙江大学水利实验室开发研制而成主持，浙江大学水利实验室开发研制而成。

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