水力学静水压力.ppt

一、静水压力：在水力学中，把静止液体对相邻接触面所 作用的压力称为静水压力，用P 表示。单位：N 二、静水压强：面积 上的静水压力。 1、平均静水压强 2、点静水压强 三、静水压强的特性 v第一特性：静水压强的方向垂直指向被作用面。 第二章第二章 水静力学水静力学 2-1 2-1 静水压强及其特性静水压强及其特性 表面力 2、第二特性： 作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。 证明： 质量力 沿x方向力的平衡方程： 取微分四面体无限缩至o 点的极限 同理 2-3 重力作用下静水压强基本方程 一、水静力学的基本方程 对水柱进行受力分析： 表面力 质量力 整理 即 z + = c （2-2-2） 或 整理 （2-2-1） 当柱体上底面与液面齐齐平时时，若液面压压强为为p0，则则 p=p0 + h （2-2-3） 式（2-2-2）和（2-2-3）为为重力作用下水静力学基本方程的两 种表现现形式， 说说明：（1）当 （2）任一点压强由两部分组成 液面压强 由 h产产生的压压强 相互独立 （3） p随h作线性增大。 （4）常用 为大气压强 v 取pa=1个工程大气压=98 （5） 二、等压面 1、定义：压强相等的点组成的面（等压面）为水平面。 2、结论：对于同一种连续的静止液体，水平面为等压面。 3、适用条件：质量力只有重力、均质且相互连通的平衡 液体。 v2-4 静水压强的表示方法及意义 v一、压强的表示方法 v1、绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空 状态作为零点计量的压强 v2、相对压强：以当地大气压强作为零点计量的 压强p（可正可负）。 v二者关系：相差一个当地大气压pa， =p+pa或 v P = -pa 如图图：若为为相对压对压 强， 若 为绝对压强， 若开口（不封闭） 以后无特殊说明，指相对压强。 3、真空及真空度：当液体中某一点 的绝对压强小于当地大气压强时， 则称该点存在真空。 真空度 （该点绝对压强小于当地大气压强的数值） 二、静水压强基本方程的意义 1.几何意义 z位置水头（液体内任一点距基准面的高度） -压强水头（在该点处安装垂直向上测压管中液柱的高度) z + -测压管水头（位置水头与压强水头之和） 2、能量意义 z单位位能 -单位压能 z + - 单位势能 2-5 压强的单位及液柱式测压计 1、压强的单位 1、用应应力单单位表示 或Pa 2、用大气压表示1个工程大气压=98KPa=9800Pa 3、用液柱高度表示 1个工程大气压=9800Pa=10m水柱=735mm水银柱 二、液柱式测压计 1、测压测压 管 2、水银测压计 3、水银差压计 4、真空测压计 自学 2-7 作用在平面上的静水总压力 一、静水压强分布图 根据静水压强的两个特性及计算公式绘制压强随水深变化的几何 图形，称为静水压强分布图。一般要求绘制相对压强分布图。 1、公式 2、原则： （1）按比例用线段长度表示某点静水压强的大小。 （2）用箭头表示静水压强的方向（垂直指向被作用面）。 （3）直线方程，两点可连线。 3、举举例： 二、图解法（适用于矩形平面） 1、大小 小长条面积 （dh无限小） P=压强分布图的面积平面宽 2、方向：由平行力系合成原理， 合力与各分力方向一致，垂直指 向被作用面。 3、作用点（压力中心）：通过压强分布图的形心作用在受压面 的纵对称轴上。利用图解法求作用点位置常采用合力矩定理。 合力矩定理：合力对对某一轴轴（点）之矩等于各分力对该对该 轴轴（点）之矩的代数和。 右图示： 三、解析法（适用于任意形状的平面） 首先复习习材力知识识 静矩= 惯性矩 1、大小 （d 很小，近似认为各点压强相等） 其静水总压力的大小等于形心点的压强乘以受压面的面积。 2、方向：垂直指向被作用面。 3、作用点：用合力矩定理 说明各项意义，一般情况下D在C下方。 实际工程中的受压面多是轴对称面，总压力P的作用点 必位于对称轴上，这就完全确定了D的位置。 2-8 作用在曲面上的静水总压力 一、原则 二、静水总压总压 力的水平分力 作用在曲面上的静水总压力的水平分 等于该该曲面在铅铅垂投影面投影 上的静水总压力， 的作用线通过 的压力中心。 三、静水总压总压 力的垂直分力 1、公式： 为EF面所托液体体积 曲面AB所托的液体的体积， 称为压力体，其体积用V表示 。 作用在曲面上静水总压总压 力的垂直分力等于其压压力体的重量。 2、压力体的绘制和 的方向 （1）压力体是由曲面本身、过曲面边缘的铅直面、自由液面 （或自由液面的延长面）包围而成的体积。 （2）压力体不一定由实际水体