工程流体力学课件.ppt

工程流体力学课件
杨庆华制作
Copyright©2006西南交通大学土木工程学院流体力学教研室
课程回顾:静水压强分布图
1. 大小:p= gh;大小与线段长度成比例。
2. 方向:垂直指向作用面;用箭头表示。
3. 压强分布图外包线:平面——直线;曲面——曲线。
第二章流体静力学
§2–1 流体静压强及其特性
§2–2 流体平衡微分方程
§2–3 重力作用下的流体平衡
§2–4 相对平衡流体静压强分布
§2–5 静止液体作用在平面上的总压力
§2–6 静止液体作用在曲面上的总压力
§2–7 浮体与潜体的稳定性
§2–5 静止液体作用在平面上的总压力
应用平衡流体中压强的分布规律,解决工程上的实际计算问题,如计算水箱、密封容器、管道、锅炉、水池、路基、港口建筑物(堤坝、水闸)、储油设施(油箱、油罐)、液压油缸、活塞及各种形状阀门以及液体中潜浮物体的受力等,由于静止液体中不存在切向应力,所以全部力都垂直于淹没物体的表面。
液体对壁面的总压力(total pressure)(包括力的大小、方向和作用点)。
壁面:平面壁、曲面壁
静止液体作用在平面上的总压力分为静止液体作用在斜面、水平面和垂直面上的总压力三种,斜面是最普通的一种情况,水平面和垂直面是斜面的特殊情况。下面介绍静止液体作用在斜面上的总压力问题。
自由液面
0
Y
X
a
b
θ
A
dA
图2-1
a
b
y
yC
h
hC
dFp
Fp
一、解析法
1、总压力的大小
:
结论:淹没于液体中的任意形状平面的静水总压力Fp,大小等于受压面面积A与其形心(Centroid)点的静压强pc之积。
C
C
0
C
D
a
b
θ
dA
D
Fp
Y
X
图2-2
自由液面
a
b
2、总压力的方向
Fp⊥→受压面ab
:
h1
h2
h
y
0
Y
X
a
b
θ
dA
A
C
图2-3
hC
yC
dFp
Fp
自由液面
C
a
b
3、总压力的作用点:又称压力中心(center of pressure)
yD
xC
hD
D
D
图示四种敞口盛水容器的底面积相同,水位高相同。容器中水的重量比为(自左向右)9:1:10:2,试确定底部所受的总压力为:
A. 9:1:10:2;
B. 与形状有关;
C. 相同。
答案:c正确。底部总压力为压强乘面积,由静力学压强公式四种容器底部的压强相同,面积又相同,因此总压力相等。
[思考题1]
h
A
A
A
A
图2-4 静水奇象
如图所示矩形平板闸门,只在上游受静水压力作用,如果该闸门绕中心轴旋转某一角度α,则作用在闸门上的静水总压力与旋转前有无变化?为什么?
α
[思考题2]
答案:
1、大小不变;
2、方向变,但始终
与闸门垂直;
3、作用点变
例1 一水池侧壁AB,已知水深h,宽为b,求作用在侧壁AB上的总压力及作用点。
b
h
h
C
D
yC
yD
Fp
o
ρgh
=2h/3
A
B