第二章水静力学 (1)VIP免费

第二章水静力学水力学多媒体课件讲稿TransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversity一、水静力学绪论（一）水静力学的作用1、工程中水静力学问题，即静止液体与建筑物之间的作用力；2、量测液体压强的各种仪表的工作原理等；3、水动力学的基础。（二）水静力学中所受的力1、质点之间无相对运动，不存在切力；2、液体不能承受拉力；3、静止液体相邻两部分之间以及液体与固体壁面之间的表面力只有静水压力。􀂙静止是相对于坐标系而言的，流体质点之间没有相对运动，粘性不起作用，所以流体静力学的讨论不须区分流体是实际流体或理想流体。TransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversity二、静水压强及其特性静止液体作用在单位受压面积上的压力称为静水压强，单位为（N/m2），也称为帕斯卡（Pa）。某点的静水压强p可表示为：（一）静水压强的定义APpA0limTGPTransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversity（二）静水压强的特性1．静水压强垂直指向受压面。2．作用于同一点上各方向的静水压强的大小相等。MB表明任一点的静水压强仅是空间坐标的函数，压强p是一个标量，即p=p(x,y,z)TransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversity证明：取微小四面体，各直角边长分别为：dx、dy、dz设四个面形心点的压强为单位质量力在三坐标上的分力为：质量为：依平衡条件：11cos(,)026xxnnpdydzfdxdydzpAnx1110262xxnpdydzfdxdydzpdydz103xxnpfdxpnxpp同理有：nyppdxdydz61nzyxppppnzpp当dx、dy、dz均→0时nzxppp,,p,yfx、fy、fz0xFnzyxppppTransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversity三、液体平衡微分方程式表征液体处于平衡状态时作用于液体上各种力之间的关系式形心点A的压强为p(x,y,z)dxdzdyxzyA表面力（以X轴方向为例）：dydzdxxpp)2(dydzdxxpp)2(质量力：ρfxdxdydzρfydxdydzρfzdxdydz依平衡条件：0xF()()022xpdxpdxpdydzpdydzfdxdydzxx则整理化简得：xpfxTransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversityxpfxypfyzpfzEuler平衡微分方程式表示：静水压强沿某一方向的变化率与该方向的单位体积质量力相等。Euler平衡微分方程式()xyzdpfdxfdyfdz静水压强的分布规律是由单位质量力所决定的。•流体的平衡微分方程实质上表明了质量力和压差力之间的平衡。•压强对流体受力的影响是通过压差来体现的。TransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversity四、重力作用下静水压强的分布规律只受重力作用：fx=0，fy=0，fz=-g()xyzdpfdxfdyfdzgdz积分得：pzcg在液面上，z=z0，p=p0，则00pczg故有00()ppgzz0ppgh压强由两部分组成：液面上的气体压强p0单位面积上高度为h的水柱重ρghxzyp0ZZ0hA（一）重力作用下静水压强的基本公式TransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversityp0=pa例：已知：p0=98kN/m2，h=1m，求：该点的静水压强。h解：0232298/1000/9.8/11000107.8/ppghkNmkgmmsmkNmppa在容器壁面上同水深处的一点所受到的压强有多大？该点所受到的有效作用力有多大？TransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversity（二）绝对压强、相对压强、真空•压强p记值的零点不同，有不同的名称：以（绝对）完全真空为零点，记为pabs。以当地大气压pa为零点，记为pr。相对压强:两者的关系为:pr=pabs-pa当相对压强为负值时,其绝对值称为真空压强。记为pv。真空压强:绝对压强:真空高度(真空度):vaabsvppphggTransportationCollege,SoutheastUniversityTransportationCollege,SoutheastUniversity（三）水头和单位势...