土木 流体.ppt

1、EXAMPLE: Pressre gage B is to measure the pressure at point A in a water flow. If the pressure at B is 87kPa, estimate the pressure at A in kPa. Assume all fluids are at 20C.,2.4.4 主要测压计介绍： 三种常用的: 弹簧金属式、电测式和液柱式。 主要介绍液柱式测压计 a. 测压管: 是一根玻璃直管或U形管,一端连接在 需要测定的器壁孔口上,另一端开口, 直接和大气相同。,注意： 如果要求测量精度, 或所用管径较小时,

2、需要考虑毛细管作用对液柱高度读数产生的影响。,b. 压差计,压差计：测定两点间压强差, 常用U形管制成。根据压差的大小, U形管中采用空气或各种不同容重的液体。,当测定两点间压强差较大时,采用下图所示水银压差计。,如果A,B两处为同种液体,如果A,B两处为同种液体, 且同一高程,如果A,B两处为同一气体，则,c. 微压计,微压计：测定高精度的微小压强（或压强差）时。,a. 当测定=const, 只需测得长度 l 高便可得出压差。 sin=0.5时, l=2h. sin=0.2时, l=5h.,b. 工程上常用容重比水更小的液体。,d. 复式水银测压计,2.5 静压强基本方程的意义,a. 物理意

3、义（能量意义）,z 比位能, 单位重量流体具有的位置势能 p/g 比压能, 单位重量流体具有的压强势能; hp z + p/g 总比能,物理意义: 任一点单位总比能为常数, 其比位能与比压能相互转换, 但两者总和为常数。,b. 几何意义,z 位置水头 p/g 压强水头,AA 静水头线， AA 测压管水头线,z + p/g 静力水头,2.6 静压强分布图画法 基本原则：,2.7 平衡流体作用于壁面上的总压力,2.7.1 平面上平衡流体的总压力,(1). 解析法 a. 总压力大小,b. Center of Pressure (压力中心 ) D (xD, yD) 的确定,yD 的确定,补充知识,xD

4、 的确定,c. 总压力的作用方向 平衡流体总压力 Fp 垂直指向平面A，并作用于压力中心D点上。 总结：,Centroidal moments of inertia for various cross sections,液体总压力的作用线通过压强分布图体积的重心,(2). 图解法,EXAMPLE 2.7.1 矩形平面两侧均受重度为的静止液体作用,且水深分别为h1及h2 试求作用在矩平壁的合力及压力中心(平壁在垂直于图面方向宽度为b)。,解:(1) 解析法 分析右侧,分析左侧,两侧总压力合力,压力中心: 对O点的应用合力矩定理。,(2) 图解法 画压强分布图,EXAMPLE 2.7.1.1 铅直

5、放置的矩形闸门, 闸门高h=2m,宽b=1m,闸门上缘到自由液面的距离h1=1m。试用图解法求作用在闸门上的静水压力。,解：静水总压力为,压力中心 D 距自由表面的位置yD, 由合力矩定理,EXAMPLE 2.7.1.2 The gate is 5 ft wide, is hinged at point B, and rests against a smooth wall at point A. Compute (a) the force on the gate due to seawater pressure, (b) the horizontal force P exerted by th

6、e wall at point A, and (c) the reactions at the hinge B.,EXAMPLE 2.7.1.3 A tank of oil has a right triangular panel near the bottom. Omitting pa, find the (a) hydrostatic force and (b) CP on the panel.,EXAMPLE 2.7.1.4 Gate AB is a homogeneous mass of 180kg, 1.2m wide into the paper, hinged at A, and

7、 resting on a smooth bottom at B. All fluids are at 20C. For what water depth h will the force at point B be zero?,EXAMPLE 2.7.1.5 某安全闸门宽b=0.6m, 高h1=1m, 铰接装置于距离底h2= 0.4m, 闸门可绕 A 点转动, 求闸门自动打开的水深 h 为多少米。 解: (1)解析法。当hDh-h2时, 闸门自动打开,A,(2)图解法,2.7.2 曲面上平衡流体的总压力,分析微元面积dA受到的流体静压力,a. 总压力水平分力Fpx,b. 总压力垂直分力Fpz

8、,Vp 是压力体。,d. 曲面总压力的方向,c. 总的合力,压力体: 以曲面为底,并由曲面周界各点铅直向上投影到自由面(液面)或 自由液面的延长线的投影体积。 压力体是由三部分构成的封闭体积： a.受压曲面作底面。 b.受压曲面边界线封闭的面积在自由面或其延长面上的投影面为顶面。 c. 通过受压曲面边界线所作铅直投射面形成的中间面。,The horizontal component of force on a curved surface equals the force on the plane area formed by the projection of curved surface onto a vertical plane normal to the component.,The vertical component of pressure force on a curved surface equals in magnitude and direction the weight of the entire column of fluid, both li