壓力體圖的畫法演示文稿

壓力體圖的畫法演示文稿本文檔共36頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分壓力體圖的畫法本文檔共36頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分§2—6作用與曲面上的液體靜壓力

作用于曲面任意點(diǎn)的流體靜壓強(qiáng)都沿其作用面的內(nèi)法線方向，彼此互不平行，也不一定交于一點(diǎn)。對(duì)于曲面上的水靜壓力問題，一般將其分為水平方向和鉛直方向的分力分別進(jìn)行計(jì)算，分別求出分力Px、Py、Pz后，再采用分力求和的方法得總作用力P。本文檔共36頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分dPdPzdPxθ圖2-29PxAzθdPhPzAxABCDdAxdAzdA作用在dA的水靜壓力為：dP=pdA=γhdA

該力垂直于面積dA，并與水平成夾角θ，此力可分解為水平和鉛直兩個(gè)分力。

水平分力為：dPx=dPcosθ=γhdAcosθ鉛直分力為：dPz=dPsinθ=γhdAsinθ有：dPx=γhdAx

dPz=γhdAz積分有：本文檔共36頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分

作用于曲面上的靜水總壓力P

的水平分力Px等于作用于該曲面的鉛直投影面Az上的靜水總壓力，方向水平指向受力面Az，其作用點(diǎn)為這個(gè)投影面積的壓力中心。

作用于曲面上的靜水總壓力P的鉛垂分力Pz等于該曲面上的壓力體所包含的液體重量，其作用線通過壓力體的重心。結(jié)論：本文檔共36頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分靜水總壓力P作用在曲面上的靜水總壓力大小：靜水總壓力的方向是以P與水平線的夾角表示：曲面上靜水總壓力的方向：本文檔共36頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分壓力體的畫法（1）受壓曲面本身；（2）通過曲面周圍邊緣所作的鉛垂面；（3）自由液面或自由液面的延長線。

壓力體由三部分組成：本文檔共36頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分壓力體的方向：若壓力體和液體位于曲面AB的同一側(cè),Pz方向垂直向下(實(shí)壓力體)若壓力體和液體分別位于曲面的兩側(cè),Pz方向垂直向上(虛壓力體)BOA(b)虛壓力體OAB(a)實(shí)壓力體

壓力體的種類：實(shí)壓力體和虛壓力體。PzPz本文檔共36頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分例1繪制圖中ABC曲面上的壓力體,(標(biāo)方向)ABCABCABC本文檔共36頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分例2繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)+=ABABCDEDEABCAB本文檔共36頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分例3繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)ABCABAB本文檔共36頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分本文檔共36頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分不論是潛體還是浮體，Px＝0。潛體的壓力體就是物體的體積。浮體的壓力體就是浸沒在液體中體積。Pz就是浮力，等于物體排開液體的重量。(阿基米德浮力定律）重力和浮力之間的關(guān)系：G>Pz——沉底G=Pz——可處處平衡G<Pz——浮出水面，直到G=Pz（潛水艇、魚類)潛體和浮體本文檔共36頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分曲面上的靜水總壓力的計(jì)算1、計(jì)算水平分力

正確繪制曲面的鉛垂投影圖，求出該影圖的面積及形心深度，然后求出水平分力；2、計(jì)算鉛垂分力

正確繪制曲面的壓力體。壓力體體積由以下幾種面圍成：受壓曲面本身、通過曲面周圍邊緣所作的鉛垂面、液面或液面的延長線。鉛垂分力的大小即為壓力體的重量；3、總壓力的合成

總壓力的大小利用水平分力及鉛垂分力通過求合力的方法求得。

4、確定總壓力的方向利用水平分力及鉛垂分力可求得總壓力作用線與水平線的交角。本文檔共36頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分解：本文檔共36頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分本文檔共36頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分取1m管長A=Dx1本文檔共36頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分作業(yè)：p47：2-37，2-38；預(yù)習(xí)：靜壓實(shí)驗(yàn)本文檔共36頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分第三章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（6學(xué)時(shí)）3.1基本定義和概念3.2流動(dòng)液體連續(xù)性方程3.3流動(dòng)液體的能量方程3.4能量方程的應(yīng)用實(shí)例3.5總水頭線和測(cè)壓管水頭線3.6恒定氣流能量方程式3.7總壓線和全壓線3.8恒定流動(dòng)量方程式本文檔共36頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分1、流體運(yùn)動(dòng)的基本概念；2、流體運(yùn)動(dòng)的基本理論即“三大方程”的推導(dǎo)與方程意義；3、“三大方程”的運(yùn)用計(jì)算技巧；本章重點(diǎn)1、流體運(yùn)動(dòng)的基本理論即“三大方程”的推導(dǎo)與方程意義分析；2、運(yùn)用“三大方程”的注意事項(xiàng)及“三大方程”的運(yùn)用計(jì)算技巧；本章難點(diǎn)本文檔共36頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分流體靜止是相對(duì)的，運(yùn)動(dòng)才是絕對(duì)的流體最基本的特征是它的流動(dòng)性。流體動(dòng)力學(xué)研究的主要問題是研究流速和壓強(qiáng)在空間的分布。其中流速導(dǎo)致慣性力和粘滯力。把流體流動(dòng)占據(jù)的空間稱為：流場(chǎng)流體力學(xué)的主要任務(wù)，就是：研究流場(chǎng)中的流動(dòng)研究流動(dòng)存在二種方法：歐拉法和拉格朗日法本文檔共36頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分§3—1描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法一、拉格朗日法

拉格朗日方法(LagrangianMethod)是以流場(chǎng)中每一流體質(zhì)點(diǎn)作為描述對(duì)象的方法，它以流體個(gè)別質(zhì)點(diǎn)隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，通過綜合足夠多的質(zhì)點(diǎn)（即質(zhì)點(diǎn)系）運(yùn)動(dòng)求得整個(gè)流動(dòng)。（質(zhì)點(diǎn)系法）工程中需要了解不是某一質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)，而是某一地點(diǎn)的流動(dòng)情況。本文檔共36頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分二、歐拉法歐拉法(EulerMethod)是通過描述物理量（流速）在空間的分布來研究流體運(yùn)動(dòng)的。

它不直接追究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程，而是以充滿運(yùn)動(dòng)液體質(zhì)點(diǎn)的空間——流場(chǎng)為對(duì)象，研究各時(shí)刻流速在流場(chǎng)中的變化規(guī)律。將個(gè)別流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程置之不理，而固守于流場(chǎng)各空間點(diǎn)。通過觀察在流動(dòng)空間中的每一個(gè)空間點(diǎn)上運(yùn)動(dòng)要素隨時(shí)間的變化，把足夠多的空間點(diǎn)綜合起來而得出的整個(gè)流體的運(yùn)動(dòng)情況。本文檔共36頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分速度（x,y,z,t）——?dú)W拉變量流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)要素是時(shí)間和空間(x,y,z,t)的連續(xù)函數(shù)：

在實(shí)際工程中，一般只需要研究某一個(gè)空間位置上流體的運(yùn)動(dòng)情況，而不追究這些流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。所以一般采用歐拉法，而不是拉格朗日法。歐拉法：以固定空間點(diǎn)為研究對(duì)象拉格朗日法：以一定質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象本文檔共36頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分§3—2恒定流動(dòng)和非恒定流動(dòng)

恒定流動(dòng)(SteadyFlow)又稱定常流動(dòng)，穩(wěn)定流動(dòng)，是指流場(chǎng)中的流體流動(dòng)，空間點(diǎn)上各水力運(yùn)動(dòng)要素均不隨時(shí)間而變化。

即：本文檔共36頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分非恒定流動(dòng)(UnsteadyFlow)又稱非定常流動(dòng)，不穩(wěn)定流動(dòng)，是指流場(chǎng)中的流體流動(dòng)，空間點(diǎn)上各水力運(yùn)動(dòng)要素均隨時(shí)間的變化而變化。

即：

工程上絕大多數(shù)的流動(dòng)，速度等參數(shù)不隨時(shí)間而變，或變化很小，只需用恒定流動(dòng)計(jì)算。本課程主要研究恒定流動(dòng)，特殊情況，如水擊現(xiàn)象，必須用非恒定流計(jì)算。本文檔共36頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分§3－3流線和跡線（1）流線的定義流線（StreamLine）是表示某一瞬時(shí)流體各點(diǎn)流動(dòng)趨勢(shì)的曲線，流線上任一點(diǎn)的速度方向與該點(diǎn)的切線方向重合，反應(yīng)的是流場(chǎng)中流動(dòng)方向。1.流線本文檔共36頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分

跡線(PathLine)是指某一質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡線。(1)跡線的定義2.跡線本文檔共36頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分(2)流線的性質(zhì)a、同一時(shí)刻的不同流線，不能相交;

根據(jù)流線定義，在交點(diǎn)的液體質(zhì)點(diǎn)的流速向量應(yīng)同時(shí)與這兩條流線相切，即一個(gè)質(zhì)點(diǎn)不可能同時(shí)有兩個(gè)速度向量。b、流線不能是折線，而是一條光滑的曲線;

流體是連續(xù)介質(zhì)，各運(yùn)動(dòng)要素是空間的連續(xù)函數(shù)。U2L1L2U1c、流線簇的疏密反映了速度的大?。骶€密集的地方流速大，稀疏的地方流速?。?

d、恒定流時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的跡線與流線重合;

在非恒定流情況下，流線與跡線不重合。本文檔共36頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分1、實(shí)際水流中存在流線嗎？想一想2、看完足球賽從大門相繼疏散出去的人流，他們的相對(duì)位置可以連成不同形狀的曲線，試問這類曲線相當(dāng)于流體運(yùn)動(dòng)中的什么線？為什么？本文檔共36頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分§3－4一元流動(dòng)模型

p54按流體的運(yùn)動(dòng)要素所含空間坐標(biāo)變量的個(gè)數(shù)可分為：

流動(dòng)流體的運(yùn)動(dòng)要素是一個(gè)空間坐標(biāo)的函數(shù)，稱一元流。若考慮流道(管道或渠道)中實(shí)際液體運(yùn)動(dòng)要素的斷面平均值，則運(yùn)動(dòng)要素只是曲線坐標(biāo)s的函數(shù)，這種流動(dòng)屬于一元流動(dòng)。一元流

(One-dimensionalFlow)：本文檔共36頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分

流動(dòng)流體的運(yùn)動(dòng)要素是二個(gè)空間坐標(biāo)(不限于直角坐標(biāo))函數(shù)，稱二元流。

二元流(Two-dimensionalFlow)：

實(shí)際液體在圓截面管道中的流動(dòng)，運(yùn)動(dòng)要素只是柱坐標(biāo)中r,x的函數(shù)，是二元流動(dòng)。本文檔共36頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分三元流

(Three-dimensionalFlow)：

例如水在斷面形狀與大小沿程變化的天然河道中流動(dòng)，水對(duì)船的繞流等等，這種流動(dòng)屬于三元流動(dòng)。流動(dòng)流體的運(yùn)動(dòng)要素是三個(gè)空間坐標(biāo)函數(shù)。本文檔共36頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分幾個(gè)專業(yè)術(shù)語：1、流管(StreamTube)：在流場(chǎng)中取任一封閉曲線(不是流線)，通過該封閉曲線的每一點(diǎn)作流線，這些流線所組成的管狀空間稱為流管。2、元流(TubeFlow)：充滿在斷面無限小的流管中的液流稱為元流或微小流束。元流的極限即為流線，故常用流線表示元流。

流管與元流本文檔共36頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期一\13點(diǎn)44分3、總流(TotalFlow)

無數(shù)元流的總和或有限大斷面的流股，稱為總流