流体力学ppt课件.ppt

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1、有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。第一章第一章 绪绪 论论学习要求：学习要求： 1 1、了解流体的主要物理力学性质，理解易流动特性、了解流体的主要物理力学性质，理解易流动特性和粘滞性，掌握牛顿内摩擦定律。和粘滞性，掌握牛顿内摩擦定律。2 2、理解质量力和表面力，掌握其表示方法。、理解质量力和表面力，掌握其表示方法。 3 3、理解连续介质（质点的概念）、粘性流体、理、理解连续介质（质点的概念）、粘性流体、理想流体、不可压缩流体、可压缩流体。想流体、不可压缩流体、可压缩流体。4 4、知道流体

2、的研究方法。、知道流体的研究方法。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1-1 1-1 流体力学的任务及研究对象流体力学的任务及研究对象 液体与气体统称为流体。液体与气体统称为流体。 本书研究以水为代表的流体的宏观运动和平衡规律本书研究以水为代表的流体的宏观运动和平衡规律及其应用。及其应用。1-2 1-2 连续介质假定（宏观上）连续介质假定（宏观上） 假定流体所占据的空间完全由流体质点所充满而没假定流体所占据的空间完全由流体质点所充满而没有任何空隙，流体质点在时间过程中作连续运动。有任何空隙

3、，流体质点在时间过程中作连续运动。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1-2 1-2 流体的主要物理力学性质流体的主要物理力学性质量纲量纲 物理量的种类。如：长度、时间、质量等。物理量的种类。如：长度、时间、质量等。一、易流动性一、易流动性单位单位 量度物理量的基准。量度物理量的基准。量纲分为基本量纲和导出量纲量纲分为基本量纲和导出量纲 流体在静止时不能承受切应力和不能抵抗剪切变形流体在静止时不能承受切应力和不能抵抗剪切变形的性质称为流体的易流动性。的性质称为流体的易流动性。有利于学习和创

4、新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。二、惯性（质量和密度）二、惯性（质量和密度）惯性惯性 物体保持原有运动状态的特性。物体保持原有运动状态的特性。惯性的大小以质量来度量。惯性的大小以质量来度量。密度密度 单位体积流体所具有的质量，用符号单位体积流体所具有的质量，用符号表示。表示。密度的国际单位为：密度的国际单位为：kg/m3。 物体中所含物质数量，称为质量。物体中所含物质数量，称为质量。对于液体，一般情况下，压强和温度对对于液体，一般情况下，压强和温度对的影响极小。的影响极小。惯性力惯性力 由流体惯性引

5、起的对外界抵抗的反作用力。由流体惯性引起的对外界抵抗的反作用力。F = Ma通常取水的密度为：通常取水的密度为：1000kg/m3。 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。三、重力特性（重量和容重）三、重力特性（重量和容重）容重容重 单位体积液体所具有的重量，用符号单位体积液体所具有的重量，用符号 表示。表示。容重的国际单位为：容重的国际单位为：N/m3或或kN/m3。G = Mg液体受地球引力的性质，称为重力特性。液体受地球引力的性质，称为重力特性。式中：式中：g 重力加速度，一般取重力加

6、速度，一般取 g = 9.8 m/s2。 = g水的容重为：水的容重为：9.8103N/m3或或 9.8kN/m3。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。四、粘滞性四、粘滞性 运动的流体具有一定的阻抗剪切变形的能力，这种运动的流体具有一定的阻抗剪切变形的能力，这种特性称为液体的特性称为液体的粘性和粘滞性粘性和粘滞性。 由于流体中存在粘滞性，运动流体需要克服内摩擦由于流体中存在粘滞性，运动流体需要克服内摩擦力作功，因此它是流体在流动中产生能量损失的主要力作功，因此它是流体在流动中产生能量损失的

7、主要原因。原因。 静止时，流体没有抵抗剪切变形的能力，即流体具静止时，流体没有抵抗剪切变形的能力，即流体具有易流动性。有易流动性。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。粘性对流体运动的影响：粘性对流体运动的影响：yyuu + dudyuu + duF粘滞力：粘滞力：dydu式中：式中： 单位面积上的内摩擦力，称为内摩擦切应单位面积上的内摩擦力，称为内摩擦切应力力 动力粘滞系数，单位为：帕斯卡动力粘滞系数，单位为：帕斯卡秒秒dydu 流速梯度，即流速沿流速梯度，即流速沿y方向的变化率方向的变化

8、率牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律令：令：称为运动粘滞系数称为运动粘滞系数有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。五、压缩性和膨胀性五、压缩性和膨胀性压缩性压缩性 流体受压、体积缩小、密度增大的性质。流体受压、体积缩小、密度增大的性质。 解除外力后又能恢复原状的特性，称为弹性。解除外力后又能恢复原状的特性，称为弹性。 液体的压缩性和弹性，常用压缩系数液体的压缩性和弹性，常用压缩系数 和弹性系数和弹性系数 K来度量。来度量。VdVVdVdpKdp1 式中：式中：p 外加压强外加压强 压缩系数压缩系数

9、 (m2/s) )K 弹性系数弹性系数 (Pa) ) 越大，液体越易压缩。越大，液体越易压缩。膨胀性膨胀性 流体受热、体积膨胀、密度减小的性质。流体受热、体积膨胀、密度减小的性质。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。六、表面张力特性六、表面张力特性 沿液体自由表面，液体分子引力所产生张力，称为沿液体自由表面，液体分子引力所产生张力，称为表面张力。表面张力。 液体在表面张力作用下具有尽量缩小其表面的趋势。液体在表面张力作用下具有尽量缩小其表面的趋势。表面张力的大小，用表面张力系数表面张力的大

10、小，用表面张力系数 度量。度量。 单位长度的表面张力，称为表面张力系数，单位为：单位长度的表面张力，称为表面张力系数，单位为：N/m。表面张力系数表面张力系数 随液体种类和温度而变化。随液体种类和温度而变化。表面张力是液体的特有性质。表面张力是液体的特有性质。毛细管现象：教材毛细管现象：教材P7有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1-4 作用在流体上的力作用在流体上的力一、质量力一、质量力 作用在流体每一质点上，其大小与所受作用流体质作用在流体每一质点上，其大小与所受作用流体质量成正比例的

11、力，称为质量力。量成正比例的力，称为质量力。重力、惯性力都是质量力。重力、惯性力都是质量力。若所取的隔离体内的流体是均质的，则：若所取的隔离体内的流体是均质的，则：mFf f f 单位质量力单位质量力有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。二、表面力二、表面力作用于流体隔离体表面上的力，称为表面力。作用于流体隔离体表面上的力，称为表面力。压力压力 垂直于作用面方向垂直于作用面方向单位面积上的压力称为压强：单位面积上的压力称为压强：dAdPp 单位面积上的切力称为切应力（内摩擦力）：单位面积上的

12、切力称为切应力（内摩擦力）：dAdT静止液体或无相对运动的液体中，静止液体或无相对运动的液体中， = 0= 0。表面力表面力切力切力 沿作用面方向沿作用面方向有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1-5 1-5 流体的力学模型和研究方法流体的力学模型和研究方法一、流体力学模型一、流体力学模型二、流体力学的研究方法二、流体力学的研究方法1 1、理想流体、理想流体2 2、不可压缩流体、不可压缩流体实际流体与理想流体的区别在于有无粘滞性。实际流体与理想流体的区别在于有无粘滞性。有利于学习和创新的组

13、织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。本章要点：本章要点：1、液体的主要物理性质惯性质量，密度万有引力重力，重度流动性粘滞性粘滞力。是液体最主要的特性之一，它对液体流动的影响为： （1）产生内摩擦力；（2）产生水流阻力，导致能量损失；（3）形成特殊的流速分布。压缩性弹性力表面张力特性表面张力一般不考虑2、两个假想：连续介质概念、理想液体概念。3、作用在液体上的力：表面力、质量力。4、单位质量力f = F/M，单位质量力在坐标上的投影X、Y、Z。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为

14、导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。第第2章章 流体静力学流体静力学学习要求：学习要求：1 1、理解和掌握静压强及其特性。、理解和掌握静压强及其特性。 3 3、理解测压管水头、位置水头和压强水头的概念，、理解测压管水头、位置水头和压强水头的概念，理解等压面的概念。理解等压面的概念。 2 2、熟练掌握流体静压强公式，熟练掌握点压强的计、熟练掌握流体静压强公式，熟练掌握点压强的计算方法，掌握压强的计算基准和表示方法，熟练掌握算方法，掌握压强的计算基准和表示方法，熟练掌握静压强分布图，掌握压强的量测方法。静压强分布图，掌握压强的量测方法。4 4、熟练掌握计算作用

15、于平面的液体总压力。、熟练掌握计算作用于平面的液体总压力。5 5、熟练掌握计算作用于曲面的液体总压力。、熟练掌握计算作用于曲面的液体总压力。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2.1 流体静压强及其特性流体静压强及其特性一、静压强的定义一、静压强的定义二、静压强的特性二、静压强的特性1 1、垂直指向作用面、垂直指向作用面因为静水中，因为静水中， = 0，则，则p = pn2 2、同一点处，静水压强各向等值、同一点处，静水压强各向等值 静止流体作用在每单位受压面积上的压力，称为静静止流体作用

16、在每单位受压面积上的压力，称为静水压强。某点的静水压强表示为：水压强。某点的静水压强表示为：dAdPp pnpM(x,y,z)有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2.2 流体的平衡微分方程及其积分流体的平衡微分方程及其积分一、流体平衡的微分方程一、流体平衡的微分方程010101zpZypYxpX也称欧拉平衡微分方程也称欧拉平衡微分方程静止液体的平衡条件是单位质量力与其表面力相等。静止液体的平衡条件是单位质量力与其表面力相等。二、流体的平衡微分方程的全微分形式二、流体的平衡微分方程的全微分形

17、式)(ZdzYdyXdxdp有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。三、等压面及其特性三、等压面及其特性 液体中由压强相等的各点所构成的面（可以是平面或液体中由压强相等的各点所构成的面（可以是平面或曲面）称为等压面。曲面）称为等压面。 静止液体的自由表面即为等压面。静止液体的自由表面即为等压面。1 1、等压面、等压面2 2、等压面的特性、等压面的特性)(ZdzYdyXdxdp由由及等压面定义，得：及等压面定义，得：0ZdzYdyXdx等压面方程：等压面方程：1 1）等压面就是等势面；）等压面就

18、是等势面；2 2）等压面与质量力正交）等压面与质量力正交等压面的特性：等压面的特性：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2.3 流体静压强分布规律流体静压强分布规律一、重力作用下的流体静压强公式一、重力作用下的流体静压强公式1z12z2p0hz静止液体中任一点：静止液体中任一点：Cgpz静止液体中任意两点：静止液体中任意两点：gpzgpz2211重力作用下流体静压强基本公式：重力作用下流体静压强基本公式：ghpp0流体静力学基本方程流体静力学基本方程在同一连通的静止液体中：在同一连通的静止

19、液体中：hgpp12h 当点当点1高于点高于点2时时h为正，为正，反之为负。反之为负。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。静止重力液体的等压面为水平面！静止重力液体的等压面为水平面！ 注意：必须为质量力只有重力的静止、同种和注意：必须为质量力只有重力的静止、同种和连续的介质。连续的介质。 对于气体，因密度较小，认为任意两点的静压强相等。对于气体，因密度较小，认为任意两点的静压强相等。教材教材P18、P35思考题思考题2.2有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为

20、导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。二、压强的计算基准和表示方法二、压强的计算基准和表示方法1）、绝对压强）、绝对压强 pabs 以设想没有大气存在的绝对真空作零点计算的压强，以设想没有大气存在的绝对真空作零点计算的压强，称为绝对压强。称为绝对压强。它是液体中的实际压强，且有它是液体中的实际压强，且有 pabs0hppabs01 1、压强的计量基准、压强的计量基准 若液面绝对压强为若液面绝对压强为P0，则液体内某一点绝对压强，则液体内某一点绝对压强 pabs为：为：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中

21、心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2）、相对压强）、相对压强以当地大气压作起算零点的压强，称为相对压强。以当地大气压作起算零点的压强，称为相对压强。pabs= p + pa 当 p0 = pa 时： p = gh 3）、绝对压强与相对压强的关系）、绝对压强与相对压强的关系 绝对压强总是正的，而相对压强可能是正值，绝对压强总是正的，而相对压强可能是正值，也可能是负值。也可能是负值。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4）、真空及真空压强）、真空及真空压强 当液体中某点的绝对压

22、强小于当地大气压强时，则当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强时，则称该点存在真空（负压）。称该点存在真空（负压）。absakppp真空的大小用真空压强真空的大小用真空压强pk表示，即：表示，即： 当相对压强为负值时，即存在真空；相对压强的绝当相对压强为负值时，即存在真空；相对压强的绝对值等于真空压强。对值等于真空压强。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。 例：如图所示封闭水箱内，液面的例：如图所示封闭水箱内，液面的绝对压强为绝对压强为p0 = 78.4kN/m2，水深，水深h1 = 0.

23、5m， h2 = 2.5m 。试求。试求A、B两点的两点的绝对压强，相对压强和真空值。绝对压强，相对压强和真空值。P0ABh1h2解：解：1、绝对压强、绝对压强210/3 .835 . 08 . 94 .78mkNhppAabs220/9 .1025 . 28 . 94 .78mkNhppBabs2、相对压强、相对压强2/7 .14983 .83mkNpppaAabsA2/9 . 4989 .102mkNpppaBabsB A点的相对压强为负值，说明点的相对压强为负值，说明A点处于真空状态，真点处于真空状态，真空值为：空值为：2/7 .14mkNppppAAabsak有利于学习和创新的组织管理

24、机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。二、压强的表示方法二、压强的表示方法1 1、用应力单位表示、用应力单位表示即从压强的定义出发，用单位面积上的力表示。即从压强的定义出发，用单位面积上的力表示。2 2、用大气压的倍数表示、用大气压的倍数表示在工程上，常用工程大气压为单位来表示压强。在工程上，常用工程大气压为单位来表示压强。1个工程大气压个工程大气压 = 98 kN/m2 = 98 kPa3 3、用液柱高度表示、用液柱高度表示常用水柱高度或水银柱高度表示。常用水柱高度或水银柱高度表示。 1个工程大气压相个工程大气压相

25、应的水柱高度为：应的水柱高度为：水柱mmNmNph10/9800/9800032gph有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。 例：设自由表面处压强例：设自由表面处压强p0= pa，求淡水自由表面下，求淡水自由表面下2m深度处深度处的绝对压强和相对压强，并用三种压强单位表示。的绝对压强和相对压强，并用三种压强单位表示。解：解：1 1、绝对压强、绝对压强hppaabskPa6 .11728 . 998= 117.6 kN/m2ap2 . 1986 .117水柱）(128 . 96 .117mpa

26、bs2 2、相对压强、相对压强2/6 .1928 . 9mkNhpapkPa2 . 06 .19水柱）(10mhp有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。作业：作业：P10 P10 习题习题1.21.2、1.61.6 P36 P36 习题习题2.22.2有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。三、静压强分布图三、静压强分布图 用线段长度表示各点压强大小，用箭头表示压强用线段长度表示各点压强大小

27、，用箭头表示压强的方向，如此绘成的几何图形，称为压强分布图。的方向，如此绘成的几何图形，称为压强分布图。hppabs0 静止液体中的压强由两部分组成。静止液体中的压强由两部分组成。P0为表面压强，为表面压强，与计算点的深度无关；与计算点的深度无关； h为液体自重产生的压强，为液体自重产生的压强，它与水深呈线性关系。它与水深呈线性关系。ABDECHhpapapahH 静水压强分布图静水压强分布图形象地反映了受压形象地反映了受压平面上的压强分布平面上的压强分布情况。情况。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信

28、任的合作环境。压强分布图的绘制与要点：压强分布图的绘制与要点： 1、压强分布图中各点压强方向恒垂直指向作用面，、压强分布图中各点压强方向恒垂直指向作用面，两受压面交点处的压强具有各向等值性。两受压面交点处的压强具有各向等值性。 2、压强分布图与受压面所构成的体积，即为作用、压强分布图与受压面所构成的体积，即为作用于受压面的静水总压力，其作用线通过此力图体积的于受压面的静水总压力，其作用线通过此力图体积的重心。压强分布图可叠加。重心。压强分布图可叠加。 3、由于建筑物通常都处于大气之中，作用于建筑、由于建筑物通常都处于大气之中，作用于建筑物的有效力为相对压强，故一般只需绘制相对压强分物的有效力为

29、相对压强，故一般只需绘制相对压强分布图。布图。教材教材 P21 压强分布图压强分布图有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。四、位置水头、压强水头和测压管水头四、位置水头、压强水头和测压管水头静止液体中任一点：静止液体中任一点：Cgpz1200z1z2gp1gp2z 位置水头；位置水头； 压强水头；压强水头；gp 测压管水头。测压管水头。gpz表示测压管水面相对于基准面的高度。表示测压管水面相对于基准面的高度。同一容器静止液体中，所有各点的测压管水头均相等。同一容器静止液体中，所有各点的测压管

30、水头均相等。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。Hp0paA四、压强的量测仪器和方法四、压强的量测仪器和方法1、测压管、测压管 1）、直接由同一液体引出的液柱高度来测量压强的）、直接由同一液体引出的液柱高度来测量压强的测压管（教材测压管（教材P22图图2-16）2）、）、U形水银测压管形水银测压管21h1h21-2面为等压面，所以p1= p211hgppA22hgpH12hghgpHA得：得：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企

31、业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2、压差计、压差计1）、空气压差计）、空气压差计教材教材P23图图2-182）、水银压差计）、水银压差计HABAB12z1z2h如图，求如图，求A、B两点的压差两点的压差)(11hzgppAAhggzppHBB22因为：因为：21pp 得：得：12)(gzgzhggppABAHBA当当A、B同高又为同种液体时：同高又为同种液体时：hggppHBA)(有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。3、倾斜式压差计、倾斜式压差计教材教材P24图图2-20有利于

32、学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。h1HHp0h2h1h2 例：一盛水的封闭容器，装有两支水银测压计，已知h1= 60cm，h1= 25cm， h2= 30cm，求深度h2。NNMM解：采用相对压强计算。解：采用相对压强计算。 由等压面N-N求出容器内的液面压强110ghhgpH等压面等压面M-M：220hgghpH得：得：1122ghhghgghHHmh28. 12有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信

33、任的合作环境。 例：复式水银测压计中诸液面高程分别为：1 =1.5m， 2 = 0.2m， 3 = 1.2m， 4 = 0.4m， 5 = 2.1m，求水面压强p5。41235水空气H223344 解：作等压面，并由静压强基本公式得：)21(2Hp)23(23空气pp)43(34Hpp)45(45水pp所以：)45()43(23)21(5水空气）（HHp= 263.4 kPa（其中：（其中： 空气空气 0 ）教材教材P24例例2.3有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2-5 2-5 作用于

34、平面上的静水总压力作用于平面上的静水总压力一、图解法（用于计算矩形平面）一、图解法（用于计算矩形平面） 设受压平面的长度为设受压平面的长度为L，宽度为，宽度为b，则静水总压力大，则静水总压力大小为：小为：lhh)(221式中：bp 和和 分别是矩形平面上边和底边处的水深。分别是矩形平面上边和底边处的水深。1h2h方向垂直指向该平面，作用点方向垂直指向该平面，作用点D到底边的距离到底边的距离 e 为：为：212123hhhhLe 静止液体作用于整个受压面上的静压力即静水总压静止液体作用于整个受压面上的静压力即静水总压力。包括大小、方向和作用点。力。包括大小、方向和作用点。（静压强分布图面积）（静

35、压强分布图面积）有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。及其作用点静水总压力，试用图解法求及，两边水深边例：已知一矩形平面宽DPmhmhmb230 . 121h1ABh2h1h2)(21hh 解：绘出静水压强分布图解：绘出静水压强分布图大小为：大小为：bp221221)()(21hhhhhbkN5 .24D由合力矩定理：由合力矩定理：bhhhhBDP)31213121(222121mBD27. 1有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企

36、业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。二、解析法求作用在任意平面上的静水总压力二、解析法求作用在任意平面上的静水总压力大小为：大小为：AhApPcc式中：式中： 为受压面形心的相对压强；为受压面形心的相对压强；cp 为受压面形心在液面下的深度为受压面形心在液面下的深度ch总压力总压力P的作用点的作用点D的位置：的位置：AyIyycccD 压力中心压力中心D距距 ox 轴的距离；轴的距离；Dy 形心距形心距 ox 轴的距离；轴的距离；cy 面积面积A对过形心对过形心C的水平轴的惯性矩。的水平轴的惯性矩。cIABpaDPChcyxycyD有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励

37、机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。对于矩形：123bhIc对于圆形：644dIc有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。CDyCyD 例：如图所示，已知某小型圆形闸门例：如图所示，已知某小型圆形闸门AB直径直径d = 20cm，试求闸，试求闸门所受静水总压力及作用点位置。门所受静水总压力及作用点位置。解：解：AhApPcc220314. 04mdAmdHhoC429. 445sin2kNP52. 10314. 0929. 48 . 9ABH

38、=5mPDa45oChC总压力总压力P的作用点的作用点D的位置：的位置：AyIyycccD464dIC24dA= 6.97m得得： a = 0.1m mhyCc97. 645sin0其中：其中：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。教材教材P27 例例2.4、例、例2.5作业：作业：P36 习题习题2.3、2.4、2.5、2.7、2.14流体力学课内练习流体力学课内练习有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相

39、互信任的合作环境。 课内讨论：如图所示为一利用静水压力自动开启的矩形翻板课内讨论：如图所示为一利用静水压力自动开启的矩形翻板闸门。当上游水深超过工作水深闸门。当上游水深超过工作水深H时，闸门即自动绕转轴向顺时，闸门即自动绕转轴向顺时针方向倾倒，如不计闸门重量和摩擦力的影响，试求转轴的时针方向倾倒，如不计闸门重量和摩擦力的影响，试求转轴的位置高度位置高度a。Ha 解：由题意，当支点高度在闸前水位下闸门的压力点之下时，闸门就会倾倒，所以：a = H/3有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。 例：

40、如图为一翻板闸门，距门底0.4m高处A点有一横轴与支撑铰接，门可绕A点作顺时针方向转动开启，门高2m，宽0.4m，不计摩擦力，问当门前水深h为多少时，门才会自动打开？h0.4mA 解：矩形平面压强分布图为梯形，压力中心到底部的距离为：)2121(3)2(hhhhlehhhh) 1(3) 1(2由题意：3623hh4 . 03623hhe得：mh33. 1即门前水深大于1.33m，门自动打开。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2-6 2-6 作用于曲面上的静水总压力作用于曲面上的静水总压力

41、一、水平分力一、水平分力xCxAhPChchc为为Ax的形心在水面下的深度的形心在水面下的深度Ax为曲面为曲面AB在铅垂面上的投影面。在铅垂面上的投影面。Px 方向垂直铅垂投影方向垂直铅垂投影面，作用点位于投影面，作用点位于投影面的压力中心。面的压力中心。二、铅垂分力二、铅垂分力VPz（V 为压力体的体积）为压力体的体积）CD 方向：当压力体与液体在受压曲面的同侧时，方向向下；两方向：当压力体与液体在受压曲面的同侧时，方向向下；两侧时，方向向上。侧时，方向向上。 作用线通过压力体的形心。作用线通过压力体的形心。Pz三、总压力三、总压力22zxPPPxzPParctg（ 为总压力与为总压力与水平

42、方向的夹角）水平方向的夹角）ABxz有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。AB压力体是由三部分表面围成的体积：压力体是由三部分表面围成的体积： 即受压的曲面、通过曲面的边缘向液面或液面的延即受压的曲面、通过曲面的边缘向液面或液面的延长面作的铅垂平面和自由液面或自由液面的延长面。长面作的铅垂平面和自由液面或自由液面的延长面。ABPzAB延伸面延伸面PzPz有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境

43、。 例：如图所示，圆弧形闸门AB，宽度b= 4m，半径R= 2m，闸门正好与水面齐平，试求： （1）水作用在闸门上的总压力； （2）总压力的作用方向角。oB900AR解：xCxAhPNbRR7844821VPzNbR12322636090222zxPPPxzPParctg= 146078 N=1.5708o52.57有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。 例：圆柱闸门，其直径为1m，上游水深 h1=1m，下游水深 h2= 0.5m，求每米长柱体上受的静水总压力的水平分压力和铅垂分压力。 h1

44、h2ABDC解：解：1 1、水平分压力、水平分压力kNhhPx68. 3)5 . 01 (8 . 921)(212222212 2、铅垂分压力、铅垂分压力 先求压力体，如图所示先求压力体，如图所示为虚压力体为虚压力体ADCBOAzVP)(77.5141438 .9144322kNdo有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。 例：如图所示为一溢流坝上的弧形门，已知：例：如图所示为一溢流坝上的弧形门，已知：R = 10m，门宽，门宽b = 8m， = 30o，试求：，试求： （1）作用在弧形闸门上

45、的静水总压力；（）作用在弧形闸门上的静水总压力；（2）压力作用点位置。）压力作用点位置。R30o4moedabcH解：解： （1）静水总压力水平分力）静水总压力水平分力)()24(bHHAhPxcxmRHo530sinkNPx254885)254(8 . 9静水总压力铅垂分力静水总压力铅垂分力bAVPabcdezcdeabceabcdeAAAocdodeAcde三角形面积扇形面积ooooRRR30cos30sin21360302252. 4m)30cos(44_oabceRRceA= 5.36 m2kNPz6 .7748)36. 552. 4(8 . 9静水总压力静水总压力kNPPPzx266

46、322oxzPParctg91.16)(合力作用线与水平方向的夹角：合力作用线与水平方向的夹角：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2-6 2-6 浮力与浮体的稳定性浮力与浮体的稳定性一、浮力一、浮力浮体浮体 漂浮在液体自由表面的物体。漂浮在液体自由表面的物体。潜体潜体 全部浸没于液体中的物体。全部浸没于液体中的物体。沉体沉体 沉没于液体底部的物体。沉没于液体底部的物体。浮力浮力 物体在液体中所受铅垂向上的浮托力。物体在液体中所受铅垂向上的浮托力。 物体的沉浮，是由它所受重力和上浮力的相互关系物体的沉浮，是由它所受重力和上浮力的相互关系来决定的。来决定的。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。作业：P37习题2.6、2.9、2.12