工程流體力學(xué)3課件

1、第二章第二章 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)2-5 液柱式測(cè)壓計(jì)液柱式測(cè)壓計(jì)2-6 流體的相對(duì)平衡流體的相對(duì)平衡2-7 靜止液體作用于固體壁上的總壓力靜止液體作用于固體壁上的總壓力 一一.靜止液體作用于平面壁上的總壓力與壓力中心靜止液體作用于平面壁上的總壓力與壓力中心 二.靜止液體作用在曲面壁上的總壓力與壓力中心工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)(第三次課第三次課)2-5 液柱式測(cè)壓計(jì)液柱式測(cè)壓計(jì)流體力學(xué)研究中需要測(cè)量的參數(shù)流體力學(xué)研究中需要測(cè)量的參數(shù) 1.測(cè)量方法及分類測(cè)量方法及分類 2.工業(yè)中流體參數(shù)測(cè)量的要求工業(yè)中流體參數(shù)測(cè)量的要求遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程,自動(dòng)自動(dòng) 3.流體參數(shù)測(cè)量的目的流體參數(shù)測(cè)量的目的生產(chǎn)監(jiān)控生產(chǎn)監(jiān)控

2、,自動(dòng)反饋?zhàn)詣?dòng)反饋,保保證安全證安全 4.測(cè)量流體壓強(qiáng)的目的測(cè)量流體壓強(qiáng)的目的壓強(qiáng)壓強(qiáng),流速流速,流量流量二二. 液柱式測(cè)壓計(jì)液柱式測(cè)壓計(jì)壓強(qiáng)測(cè)量的幾種常見方法壓強(qiáng)測(cè)量的幾種常見方法1.測(cè)壓管測(cè)壓管PahA 1) A點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)的壓強(qiáng)appghpgh 表 2) 只能測(cè)量較小的壓強(qiáng)只能測(cè)量較小的壓強(qiáng) 3) 測(cè)壓管內(nèi)徑不得小于測(cè)壓管內(nèi)徑不得小于5mm 注:毛細(xì)現(xiàn)象2 cos /hgr 水:0.07,0 2.U形測(cè)壓計(jì)形測(cè)壓計(jì) 1) C點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)的壓強(qiáng)Dapp212aHgH OppghghC 2) 如果被測(cè)介質(zhì)為空氣如果被測(cè)介質(zhì)為空氣,則則h2高度可忽略不計(jì)高度可忽略不計(jì),即即 3) 真空度真空度 汞

3、 水hh21CABDCApp222121212()aHgH OaHgH OHgH Oppghghpghghpghgh真1aHgppghC3.單管測(cè)壓計(jì)單管測(cè)壓計(jì)2sinppgl14.傾斜微壓計(jì)傾斜微壓計(jì)5.比壓計(jì)（例題比壓計(jì)（例題2-2,p23） 水流過等截面管道中，水銀比壓計(jì)讀數(shù)水流過等截面管道中，水銀比壓計(jì)讀數(shù)h=200mmHg，1與與2截面中心垂直距離截面中心垂直距離H=0.5m，求兩截面間的壓差。，求兩截面間的壓差。222()19796HgH OH OppghgHPa 12-6 液體的相對(duì)平衡液體的相對(duì)平衡一一. 容器作等加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)液體的相對(duì)平衡容器作等加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)液體的相對(duì)平衡

4、1.相對(duì)平衡的概念與處理方法相對(duì)平衡的概念與處理方法 1）慣性坐標(biāo)系與非慣性坐標(biāo)系）慣性坐標(biāo)系與非慣性坐標(biāo)系 2）相對(duì)平衡）相對(duì)平衡 3）動(dòng)靜法（慣性力）動(dòng)靜法（慣性力）2.靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)3.等壓面的特點(diǎn)等壓面的特點(diǎn)4.液面下任一點(diǎn)的壓強(qiáng)液面下任一點(diǎn)的壓強(qiáng)OzxapaABaghOzxapaABagh,0,()()Xa YZgdpadxgdzpaxgzCpgzaxCpazxCgg appgh243質(zhì)量力:-a 0 -g質(zhì)量力勢(shì)函數(shù):U=-(ax+gz)質(zhì)量力勢(shì)函數(shù)等值面-(ax+gz)=c(1)等壓面與質(zhì)量力勢(shì)函數(shù)等值面重合(2)質(zhì)量力與等壓面垂直azxcgazxcg

5、二二. 容器作等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)液體的相對(duì)平衡容器作等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)液體的相對(duì)平衡1.靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo) 單位質(zhì)量力在直角坐標(biāo)軸上的三個(gè)分量單位質(zhì)量力在直角坐標(biāo)軸上的三個(gè)分量 代入歐拉平衡微分方程綜合式代入歐拉平衡微分方程綜合式 積分得積分得22xyzfxfyfg gdzydyxdxdp2222222211222pxygzcrgzcg 2.等壓面特點(diǎn)等壓面特點(diǎn) 等壓面方程為等壓面方程為可見，等壓面是一組以圓筒中心軸為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)拋物面?？梢?，等壓面是一組以圓筒中心軸為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)拋物面。 自由液面上任取兩點(diǎn)自由液面上任取兩點(diǎn)（測(cè)旋轉(zhuǎn)角速度）（測(cè)旋轉(zhuǎn)角速度）222222rzcgr

6、zcg222212122222121222rrzzgghzzrrg 3.液面下任一點(diǎn)壓強(qiáng)液面下任一點(diǎn)壓強(qiáng)appgh2-7 靜止液體作用于固體壁上的總壓力靜止液體作用于固體壁上的總壓力靜止液體作用于平面壁上的總壓力與壓力中心靜止液體作用于平面壁上的總壓力與壓力中心 1.受力分析受力分析 2.總壓力總壓力 3.壓力中心壓力中心 p02.液體側(cè)面作用于壁上的總壓力液體側(cè)面作用于壁上的總壓力0000000sin()sinsinsinccppghhyPdPpgh dApgydAp AgYdAp AgY Apgh APP合力矩定理cydAy Ap03.壓力中心壓力中心(1)P0=p0A的作用點(diǎn)的作用點(diǎn)C

7、與形心重合與形心重合(2)P=ghcA的作用點(diǎn)的作用點(diǎn)D cDccIyyy A(3)總壓力總壓力P=P0+P的作用點(diǎn)的作用點(diǎn)D 01/ccDcIy AyyPP(2)P=ghcA的作用點(diǎn)的作用點(diǎn)D 合力矩定理：合力矩定理：2222sinsinsinsinDAAxAAADcccP yghdA yga y dAga y dAga y dAy dAIyPgay Ay Ay AIx:平面壁面積平面壁面積A對(duì)對(duì)X軸的慣性矩軸的慣性矩慣性矩平行移軸定理：慣性矩平行移軸定理：2xccIIy AcDccIyyy AIc:面積A對(duì)通過其形心C且與ox軸平行的軸的慣性矩.(3)總壓力總壓力P=P0+P的作用點(diǎn)的作用

8、點(diǎn)D 合力矩定理：合力矩定理：00000(/)/(1/)cDccccDcccP yP yP yP yIy AyPPPPIy AyPP241000*9.8*4*143.08*10cPgh AN(1)總壓力方向垂直閘門(2)總壓力作用點(diǎn)442644 /sin 603.14*14.6264*(4 /sin 60 )*(3.14 / 4*1 )4.620.0144.634cDcccDIyyy Ay Am(3)求T44*cos60*3.08*10 *(0.50.014)3.18*101*0.5TDP bDTNpD解：解：1123331132()()1000*9.8*(0.60.5)13.6*1000*9

9、.8*(0.20.4)7.84*1000*0.278.6ABABpHhhhHpppHHhhhkPa汞汞水油水汞水油例題例題: 如圖所示，垂直放置的矩形平面的一側(cè)受到液體如圖所示，垂直放置的矩形平面的一側(cè)受到液體的作用。的作用。 假設(shè)該平面由兩根分別在頂端和底端的繩子假設(shè)該平面由兩根分別在頂端和底端的繩子牽引不動(dòng)牽引不動(dòng)( (繩子和平面垂直繩子和平面垂直) )，則頂端和底端所受張力，則頂端和底端所受張力之比為之比為a)1/4a)1/4，b)1/3b)1/3； c)1/2c)1/2；d)1d)1。例題例題:用用4m4m* *1m1m的矩形閘門垂直擋水，水壓力對(duì)閘門底部的矩形閘門垂直擋水，水壓力對(duì)閘門底部門軸的力矩等于門軸的力矩等于 A:104.53kN.m B:156.8kN.m C:249.24kN.m A:104.53kN.m B:156.8kN.m C:249.24kN.m D:627.2kN.m D:627.2kN.m 軸4m例題例題:(p33,7題題)船舶的某一艙壁船舶的某一艙壁AB,一側(cè)裝有淡一側(cè)裝有淡水水,H1=2.5m, 另一側(cè)裝有另一側(cè)裝有=900kg/m3的重的重油油,H2=3.5m.船寬船寬B=5m.試求試求(1)各側(cè)面的總壓力各側(cè)面的總壓力及壓力中心