(6.1)--第6讲作用在曲面上的静水总压力.pdf

水力学知识点解析水力学知识点解析作用在曲面上的静水总压力作用在曲面上的静水总压力作用于曲面上的静水总压力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。gh1gh2ph2h1静水压强分布图绘制方法：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。在实际工程中常常会遇到受液体压力作用的曲面，例如拱坝坝面、弧形闸门、U形液槽、泵的球形阀等。这就要求确定作用于曲面上的静水总压力。方向：作用于曲面上任意点的静水压强也是沿着作用面的法线指向作用面大小：与该点所在的水下深度成线性关系因而与平面情况相类似，也可以由此画出曲面上的压强分布图因而与平面情况相类似，也可以由此画出曲面上的压强分布图在实际工程中常常会遇到受液体压力作用的曲面，例如拱坝坝面、弧形闸门、在实际工程中常常会遇到受液体压力作用的曲面，例如拱坝坝面、弧形闸门、U U形液槽、形液槽、泵的球形阀等。这就要求确定作用于曲面上的静水总压力。泵的球形阀等。这就要求确定作用于曲面上的静水总压力。方向：作用于曲面上任意点的静水压强也是沿着作用面的法线指向作用面方向：作用于曲面上任意点的静水压强也是沿着作用面的法线指向作用面大小：与该点所在的水下深度成线性关系大小：与该点所在的水下深度成线性关系因而与平面情况相类似，也可以由此画出曲面上的压强分布图因而与平面情况相类似，也可以由此画出曲面上的压强分布图作用于曲面上的静水总压力水平分力水平分力dFy在曲面在曲面AB上沿母线方向任取条形微元上沿母线方向任取条形微元EF，因各条形微元上的压力，因各条形微元上的压力dP方向不同，而不能直接方向不同，而不能直接积分求作用在曲面上的总压力。由于该柱面极小，故可将其近似为一平面，则作用在此微元积分求作用在曲面上的总压力。由于该柱面极小，故可将其近似为一平面，则作用在此微元柱面上的水压力，应垂直于该微元柱面，与铅垂面夹角为柱面上的水压力，应垂直于该微元柱面，与铅垂面夹角为，dF可以分解成水平分力可以分解成水平分力dFy和铅和铅直分力直分力dFzycoscosdFdFghdAghdAy铅直分力铅直分力dFzsinsindFdFghdAghdAzzdFzEFdFydF(dA)y(dA)zFyAzBFEhAoyzx结论结论：作用于曲面上的静水总压力F的水平分力Fy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Ay的压强分布图体积的重心。因此可按确定平面上静水总压力因此可按确定平面上静水总压力(包括大小和作用点包括大小和作用点)的方法来求解的方法来求解Px。液体总压力F的水平分力cos yFdFghdAghdAyAyAAyyhdAh AAycy因：因：可得可得：Fgh Aycy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。sin zFdFghdAghdAghdAzAzAAzAzghdAzzghdAAz应是整个曲面应是整个曲面AB上的液体重，上的液体重，即柱状体即柱状体ABBA内的液体重内的液体重,将柱体将柱体ABBA称为称为压力体压力体，其，其体积以体积以V表示。表示。为微小柱面为微小柱面EFEF上的液体重，即图中上的液体重，即图中EFFEEFFE 柱状体内的液体重柱状体内的液体重zFgVFzFBAFAEhoyzxdFzEFdFydF(dA)y(dA)zE实压力体判定方法：实压力体判定方法：绘出的绘出的压力体图形压力体图形与与实际的水体实际的水体居于受压曲面居于受压曲面同侧同侧（重叠重叠），），为实压力体。方向向下。为实压力体。方向向下。虚压力体判定方法：虚压力体判定方法：绘出的绘出的压力体图形压力体图形与与实际的水体实际的水体分居受压曲面分居受压曲面两侧两侧（不重叠不重叠），），为虚压力体。方向向上。为虚压力体。方向向上。对于复式断面，先根据压力体的三个面围出压力体，再根据上述原则判定虚、对于复式断面，先根据压力体的三个面围出压力体，再根据上述原则判定虚、实。实。压力体可分为压力体可分为实压力体实压力体和和虚压力体虚压力体压力体的种类种类：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。（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。压力体体积的压力体体积的组成组成：BOA(b)虚压力体OAB(a)实压力体FzFz曲面上静水总压力计算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。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。FyBFyFFzFZFFFyz22 arctanFFzy国家水利典型工程国家水利典型工程三峡水利工程三峡水利工程三峡水电站，即长江三峡水利枢纽工程，又称三峡工程。位于中国湖北省宜昌市境内的长江西陵峡段，与下游的葛洲坝水电站构成梯级电站。三峡水电站是世界上规模最大的水电站，也是中国有史以来建设最大型的工程项目。1994年正式动工兴建，于2009年全部完工。