壓力體圖的畫法課件

2、解析法

首先確定淹沒在流體中物體的形心位置以及慣性矩，然后由解析法計算公式確定總壓力的大小及方向。平面上的靜水總壓力的計算

1、圖解法

繪出受壓面上的相對壓強分布圖，水靜壓力等于壓強分布圖的體積，其作用線通過壓強分布圖的形心。2、解析法

首先確定淹沒在流體中物體的形心位置以及慣性1§2—6作用與曲面上的液體靜壓力

作用于曲面任意點的流體靜壓強都沿其作用面的內(nèi)法線方向，彼此互不平行，也不一定交于一點。對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。§2—6作用與曲面上的液體靜壓力作用于曲面任2dPdPzdPxθ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：dPdPzdPxθ圖2-29PxAzθdPhPzAxABCD3

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，其作用點為這個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：作用于曲面上的靜水總壓力P的水平分力Px等于作用于4靜水總壓力P作用在曲面上的靜水總壓力大?。红o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：靜水總壓力P作用在曲面上的靜水總壓力大?。红o水總壓力的5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：壓力體的畫法（1）受壓曲面本身；壓力體由三部分組成：6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)實壓力體

壓力體的種類：實壓力體和虛壓力體。PzPz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7例1繪制圖中ABC曲面上的壓力體,(標(biāo)方向)ABCABCABC例1繪制圖中ABC曲面上的壓力體,(標(biāo)方向)ABCABC8例2繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)+=ABABCDEDEABCAB例2繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)+=ABAB9例3繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)ABCABAB例3繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)ABCABAB10壓力體圖的畫法課件11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)潛體和浮體不論是潛體還是浮體，Px＝0。潛體和浮體12曲面上的靜水總壓力的計算1、計算水平分力

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。曲面上的靜水總壓力的計算1、計算水平分力正確繪制曲面的鉛垂13解：解：14壓力體圖的畫法課件15取1m管長A=Dx1取1m管長16作業(yè)：p47：2-37，2-38；預(yù)習(xí)：靜壓實驗作業(yè)：p47：2-37，2-38；17第三章流體動力學(xué)基礎(chǔ)（6學(xué)時）3.1基本定義和概念3.2流動液體連續(xù)性方程3.3流動液體的能量方程3.4能量方程的應(yīng)用實例3.5總水頭線和測壓管水頭線3.6恒定氣流能量方程式3.7總壓線和全壓線3.8恒定流動量方程式第三章流體動力學(xué)基礎(chǔ)（6學(xué)時）3.1基本定義和概念181、流體運動的基本概念；2、流體運動的基本理論即“三大方程”的推導(dǎo)與方程意義；3、“三大方程”的運用計算技巧；本章重點1、流體運動的基本理論即“三大方程”的推導(dǎo)與方程意義分析；2、運用“三大方程”的注意事項及“三大方程”的運用計算技巧；本章難點1、流體運動的基本概念；本章重點1、流體運動的基本理論19流體靜止是相對的，運動才是絕對的流體最基本的特征是它的流動性。流體動力學(xué)研究的主要問題是研究流速和壓強在空間的分布。其中流速導(dǎo)致慣性力和粘滯力。把流體流動占據(jù)的空間稱為：流場流體力學(xué)的主要任務(wù)，就是：研究流場中的流動研究流動存在二種方法：歐拉法和拉格朗日法流體靜止是相對的，運動才是絕對的20§3—1描述流體運動的兩種方法一、拉格朗日法

拉格朗日方法(LagrangianMethod)是以流場中每一流體質(zhì)點作為描述對象的方法，它以流體個別質(zhì)點隨時間的運動為基礎(chǔ)，通過綜合足夠多的質(zhì)點（即質(zhì)點系）運動求得整個流動。（質(zhì)點系法）工程中需要了解不是某一質(zhì)點的流動，而是某一地點的流動情況?！?—1描述流體運動的兩種方法一、拉格朗日法拉格朗日方21二、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動的。

它不直接追究質(zhì)點的運動過程，而是以充滿運動液體質(zhì)點的空間——流場為對象，研究各時刻流速在流場中的變化規(guī)律。將個別流體質(zhì)點運動過程置之不理，而固守于流場各空間點。通過觀察在流動空間中的每一個空間點上運動要素隨時間的變化，把足夠多的空間點綜合起來而得出的整個流體的運動情況。二、歐拉法歐拉法(EulerMethod)是通過描述物理量22速度（x,y,z,t）——歐拉變量流場運動要素是時間和空間(x,y,z,t)的連續(xù)函數(shù)：

在實際工程中，一般只需要研究某一個空間位置上流體的運動情況，而不追究這些流體質(zhì)點的運動軌跡。所以一般采用歐拉法，而不是拉格朗日法。歐拉法：以固定空間點為研究對象拉格朗日法：以一定質(zhì)點為研究對象速度（x,y,z,t）——歐拉變量流場運動要素是時間和空間(23§3—2恒定流動和非恒定流動

恒定流動(SteadyFlow)又稱定常流動，穩(wěn)定流動，是指流場中的流體流動，空間點上各水力運動要素均不隨時間而變化。

即：§3—2恒定流動和非恒定流動恒定流動(Steady24非恒定流動(UnsteadyFlow)又稱非定常流動，不穩(wěn)定流動，是指流場中的流體流動，空間點上各水力運動要素均隨時間的變化而變化。

即：

工程上絕大多數(shù)的流動，速度等參數(shù)不隨時間而變，或變化很小，只需用恒定流動計算。本課程主要研究恒定流動，特殊情況，如水擊現(xiàn)象，必須用非恒定流計算。非恒定流動(UnsteadyFlow)又稱非定常流動，不穩(wěn)25§3－3流線和跡線（1）流線的定義流線（StreamLine）是表示某一瞬時流體各點流動趨勢的曲線，流線上任一點的速度方向與該點的切線方向重合，反應(yīng)的是流場中流動方向。1.流線§3－3流線和跡線（1）流線的定義1.流線26

跡線(PathLine)是指某一質(zhì)點在某一時段內(nèi)的運動軌跡線。(1)跡線的定義2.跡線跡線(PathLine)(1)跡線的定義2.跡線27(2)流線的性質(zhì)a、同一時刻的不同流線，不能相交;

根據(jù)流線定義，在交點的液體質(zhì)點的流速向量應(yīng)同時與這兩條流線相切，即一個質(zhì)點不可能同時有兩個速度向量。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)，各運動要素是空間的連續(xù)函數(shù)。U2L1L2U1c、流線簇的疏密反映了速度的大小（流線密集的地方流速大，稀疏的地方流速?。?

d、恒定流時，流體質(zhì)點運動的跡線與流線重合;

在非恒定流情況下，流線與跡線不重合。(2)流線的性質(zhì)a、同一時刻的不同流線，不能相交;b、281、實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)于流體運動中的什么線？為什么？1、實際水流中存在流線嗎？想一想2、看完足球賽從大門相繼29§3－4一元流動模型

p54按流體的運動要素所含空間坐標(biāo)變量的個數(shù)可分為：

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

(One-dimensionalFlow)：§3－4一元流動模型p54按流體的運動要素所含空30

流動流體的運動要素是二個空間坐標(biāo)(不限于直角坐標(biāo))函數(shù)，稱二元流。

二元流(Two-dimensionalFlow)：

實際液體在圓截面管道中的流動，運動要素只是柱坐標(biāo)中r,x的函數(shù)，是二元流動。流動流體的運動要素是二個空間坐標(biāo)(不限于直角坐標(biāo))函數(shù)，31三元流

(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，水對船的繞流等等，這種流動屬于三元流動。流動流體的運動要素是三個空間坐標(biāo)函數(shù)。三元流(Three-dimensionalFlow)：32幾個專業(yè)術(shù)語：1、流管(StreamTube)：在流場中取任一封閉曲線(不是流線)，通過該封閉曲線的每一點作流線，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。

流管與元流幾個專業(yè)術(shù)語：1、流管(StreamTube)：在流場中333、總流(TotalFlow)

無數(shù)元流的總和或有限大斷面的流股，稱為總流。天然水道或管道中的水流，均屬總流。4、過流斷面(CrossSection)

與元流或總流的流線垂直的橫斷面?？梢詾槠矫?，可為曲面。1122過流斷面過流斷面3、總流(TotalFlow)4、過流斷面345、流量(Discharge)：

是指單位時間內(nèi)通過某一過流斷面的流體體積。

體積流量（m3/s）質(zhì)量流量（kg/s）重量流量（N/s）5、流量(Discharge)：體積流量（m3/s）質(zhì)量356、斷面平均流速斷面流速通常呈不均勻分布。其各點流速的加權(quán)平均值，稱為斷面平均流速

引入斷面平均流速概念，這是歐拉法的一種科學(xué)手段。它使三元流動簡化為一元流動。v=f(s)

uu6、斷面平均流速引入斷面平均流速概念，這是歐拉法的一36控制體：即在流場中劃定的一個固定的空間區(qū)域，該區(qū)域完全被流動流體所充滿。其過流斷面稱為控制斷面控制體：即在流場中劃定的一個固定的空間區(qū)域，該區(qū)域完全被流動37演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！382、解析法

首先確定淹沒在流體中物體的形心位置以及慣性矩，然后由解析法計算公式確定總壓力的大小及方向。平面上的靜水總壓力的計算

1、圖解法

繪出受壓面上的相對壓強分布圖，水靜壓力等于壓強分布圖的體積，其作用線通過壓強分布圖的形心。2、解析法

首先確定淹沒在流體中物體的形心位置以及慣性39§2—6作用與曲面上的液體靜壓力

作用于曲面任意點的流體靜壓強都沿其作用面的內(nèi)法線方向，彼此互不平行，也不一定交于一點。對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。§2—6作用與曲面上的液體靜壓力作用于曲面任40dPdPzdPxθ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：dPdPzdPxθ圖2-29PxAzθdPhPzAxABCD41

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，其作用點為這個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：作用于曲面上的靜水總壓力P的水平分力Px等于作用于42靜水總壓力P作用在曲面上的靜水總壓力大?。红o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：靜水總壓力P作用在曲面上的靜水總壓力大?。红o水總壓力的43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：壓力體的畫法（1）受壓曲面本身；壓力體由三部分組成：44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)實壓力體

壓力體的種類：實壓力體和虛壓力體。PzPz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45例1繪制圖中ABC曲面上的壓力體,(標(biāo)方向)ABCABCABC例1繪制圖中ABC曲面上的壓力體,(標(biāo)方向)ABCABC46例2繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)+=ABABCDEDEABCAB例2繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)+=ABAB47例3繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)ABCABAB例3繪制圖中AB曲面上的壓力體，(標(biāo)方向)ABCABAB48壓力體圖的畫法課件49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)潛體和浮體不論是潛體還是浮體，Px＝0。潛體和浮體50曲面上的靜水總壓力的計算1、計算水平分力

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。曲面上的靜水總壓力的計算1、計算水平分力正確繪制曲面的鉛垂51解：解：52壓力體圖的畫法課件53取1m管長A=Dx1取1m管長54作業(yè)：p47：2-37，2-38；預(yù)習(xí)：靜壓實驗作業(yè)：p47：2-37，2-38；55第三章流體動力學(xué)基礎(chǔ)（6學(xué)時）3.1基本定義和概念3.2流動液體連續(xù)性方程3.3流動液體的能量方程3.4能量方程的應(yīng)用實例3.5總水頭線和測壓管水頭線3.6恒定氣流能量方程式3.7總壓線和全壓線3.8恒定流動量方程式第三章流體動力學(xué)基礎(chǔ)（6學(xué)時）3.1基本定義和概念561、流體運動的基本概念；2、流體運動的基本理論即“三大方程”的推導(dǎo)與方程意義；3、“三大方程”的運用計算技巧；本章重點1、流體運動的基本理論即“三大方程”的推導(dǎo)與方程意義分析；2、運用“三大方程”的注意事項及“三大方程”的運用計算技巧；本章難點1、流體運動的基本概念；本章重點1、流體運動的基本理論57流體靜止是相對的，運動才是絕對的流體最基本的特征是它的流動性。流體動力學(xué)研究的主要問題是研究流速和壓強在空間的分布。其中流速導(dǎo)致慣性力和粘滯力。把流體流動占據(jù)的空間稱為：流場流體力學(xué)的主要任務(wù)，就是：研究流場中的流動研究流動存在二種方法：歐拉法和拉格朗日法流體靜止是相對的，運動才是絕對的58§3—1描述流體運動的兩種方法一、拉格朗日法

拉格朗日方法(LagrangianMethod)是以流場中每一流體質(zhì)點作為描述對象的方法，它以流體個別質(zhì)點隨時間的運動為基礎(chǔ)，通過綜合足夠多的質(zhì)點（即質(zhì)點系）運動求得整個流動。（質(zhì)點系法）工程中需要了解不是某一質(zhì)點的流動，而是某一地點的流動情況?！?—1描述流體運動的兩種方法一、拉格朗日法拉格朗日方59二、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動的。

它不直接追究質(zhì)點的運動過程，而是以充滿運動液體質(zhì)點的空間——流場為對象，研究各時刻流速在流場中的變化規(guī)律。將個別流體質(zhì)點運動過程置之不理，而固守于流場各空間點。通過觀察在流動空間中的每一個空間點上運動要素隨時間的變化，把足夠多的空間點綜合起來而得出的整個流體的運動情況。二、歐拉法歐拉法(EulerMethod)是通過描述物理量60速度（x,y,z,t）——歐拉變量流場運動要素是時間和空間(x,y,z,t)的連續(xù)函數(shù)：

在實際工程中，一般只需要研究某一個空間位置上流體的運動情況，而不追究這些流體質(zhì)點的運動軌跡。所以一般采用歐拉法，而不是拉格朗日法。歐拉法：以固定空間點為研究對象拉格朗日法：以一定質(zhì)點為研究對象速度（x,y,z,t）——歐拉變量流場運動要素是時間和空間(61§3—2恒定流動和非恒定流動

恒定流動(SteadyFlow)又稱定常流動，穩(wěn)定流動，是指流場中的流體流動，空間點上各水力運動要素均不隨時間而變化。

即：§3—2恒定流動和非恒定流動恒定流動(Steady62非恒定流動(UnsteadyFlow)又稱非定常流動，不穩(wěn)定流動，是指流場中的流體流動，空間點上各水力運動要素均隨時間的變化而變化。

即：

工程上絕大多數(shù)的流動，速度等參數(shù)不隨時間而變，或變化很小，只需用恒定流動計算。本課程主要研究恒定流動，特殊情況，如水擊現(xiàn)象，必須用非恒定流計算。非恒定流動(UnsteadyFlow)又稱非定常流動，不穩(wěn)63§3－3流線和跡線（1）流線的定義流線（StreamLine）是表示某一瞬時流體各點流動趨勢的曲線，流線上任一點的速度方向與該點的切線方向重合，反應(yīng)的是流場中流動方向。1.流線§3－3流線和跡線（1）流線的定義1.流線64

跡線(PathLine)是指某一質(zhì)點在某一時段內(nèi)的運動軌跡線。(1)跡線的定義2.跡線跡線(PathLine)(1)跡線的定義2.跡線65(2)流線的性質(zhì)a、同一時刻的不同流線，不能相交;

根據(jù)流線定義，在交點的液體質(zhì)點的流速向量應(yīng)同時與這兩條流線相切，即一個質(zhì)點不可能同時有兩個速度向量。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)，各運動要素是空間的連續(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，流體質(zhì)點運動的跡線與流線重合;

在非恒定流情況下，流線與跡線不重合。(2)流線的性質(zhì)a、同一時刻的不同流線，不能相交;b、661、實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)于流體運動中的什么線？為什么？1、實際水流中存在流線嗎？想一想2、看完足球賽從大門相繼67§3－4一元流動模型

p54按流體的運動要素所含空間坐標(biāo)變量的個數(shù)可分為：

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

(One-dimensio