2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体力学的特征(共14张PPT)

1、流体力学的特征例 圆形平壁总压力(2-1)已知: 封闭油柜侧壁上有一圆形封盖, d = 0.8m h = 1.2 m ,= 800 kg/m3 . 求: p0 分别为(1) 5 kPa ; (2) 2 kPa时总压力F 和偏心距 e 。 解：(1) 当p01 = 5kPa时，在封盖中心的压强为 p c1 = p 01+gh = 5 + 0.89.811.2 = 5 + 9.42 = 14.42 (kPa) O1 点位于油面上方p 0 1 / g 处 h c 1 = 0.5 l sin30= l / 4 = 1 m 例 圆形平壁总压力(2-2) O2 点位于油面下方 | p 0 2 | / g处

2、 (2)当 p0 2 =2 kPa 时 p c2 = p 0 2+g h = -2 + 9.42 = 7.42 (kPa) F2=pc 2 A= 7.420.503 = 3.73 (kPa) 圆板 r2 = d 2 /16 =0.82/16=0.04 m2，偏心距为 归结为求平面线性平行力系的合力。压强分布图 几何法 当矩形平壁与液面平行时可用几何法求解。图示液面与b边平行，与l边夹角为。面积分可化为线积分矩形 三角形 梯形F例 矩形平壁总压力：几何法用几何法重新求解例C1.5.2 解: (1) l = 4 m, h = 0, =30 (2) l = 4 m, h = 2 m，=30 均质液体

3、对曲壁的总压力二维曲壁的母线平行于自由液面，归结为求端线ab(单位宽度)上的压强合力。分为水平分力和垂直分力。工程应用中以二维曲壁为主。ABCO三维曲壁有三个投影面，三个投影面上的三个分力不一定共点，可化为一个合力，一个力偶，应用较少。水平分力图示曲壁ab，左侧有水， Oxy 位于自由液面中， h轴向下。ab 面积(单位宽度)沿水平方向投影为ab 面积(单位宽度)沿垂直方向投影为面积元dA上的水平方向微元压力ab上总压力水平分力为h x c 为投影面积A x形心的淹深。dF x dF h dF 二维曲壁(4-2)垂直分力若曲壁 在水平方向投影有重叠时，该部分水平合力为零。面积元dA上的垂直方向

4、微元压力ab上总压力垂直分力为压力体C1.6.1 二维曲壁(4-3)总压力合成压力体内液体的重量构成对曲壁的垂直压力。水平分力Fx 的作用线按求平壁总压力作用点方法确定。垂直分力Fh的作用线通过压力体的重心。总压力大小为方位角虚压力体图示曲壁ab下方有水，上方是空的。总压力的垂直分力为 称p为虚压力体，垂直分力方向向上。 压力体的虚实取决于大气压液面与壁面的相对位置，一种判别方法为 当液体与压力体位于曲壁同侧，压力体为正(方向向下） 当液体与压力体位于曲壁异侧，压力体为负(方向向上）例 二维曲壁总压力 (2-1)已知: 图示封闭容器= 45 方孔,边长l = 0.4 m，盖有半圆柱形盖. H = 0.5 m,压强为p0 = 0.25 atm 求: 盖所受总压力大小与方向 。解： 基准面离液面p0 / g，坐标系Oxyh (1) 盖ABE的水平投影面积Ax = l 2 cos45 ，水平方向合力分量为 例 二维曲壁总压力 (2-2)(3) 总压力(2) 盖ABE垂直投影,AB段的压力体为负,BE段的压力体为正,分别与 组合第一浮力定律：沉体受到的浮力 等于排开的液体重量。上半部受力 浮力与稳定性第二浮力定律