文档介绍：水力学
第一章水静力学
主讲:熊亚南
前进
水静力学的任务是研究液体平衡的规律及其实际应用。
液体平衡
静止状态
相对平衡状态
工程应用主要是确定水对水工建筑物的表面上的作用力。
主要内容:
静水压强及其特性
液体平衡微分方程式
重力作用下静水压强的基本公式
压强的计示、单位及量测
作用于平面上的静水总压力
作用于曲面上的静水总压力
结束
静水压强及其特性
静止液体作用在与之接触的表面上的水压力称为静水压力,用FP表示。
T
G
FP
FP
面平均静水压强
静水压强
单位:N/m2、kN/m2 、Pa 、kPa
前进
静水压强的特性
M
×
B
证明
表明任一点的静水压强仅是空间坐标的函数,压强p是一个标量,即p = p ( x, y, z )
返回
液体平衡微分方程式
表征液体处于平衡状态时作用于液体上各种力之间的关系式
形心点A的压强为p ( x, y, z )
dx
dz
dy
x
z
y
A
表面力:
质量力:
ρfxdxdydz
ρfydxdydz
ρfzdxdydz
依平衡条件:
则
整理化简得:
前进
Euler平衡微分方程式
静水压强沿某一方向的变化率与该方向的单位体积质量力相等。
静水压强的分布规律是由单位质量力所决定的
Euler平衡微分方程式
返回
重力作用下静水压强的基本公式
只受重力作用:fx=0,fy=0,fz=-g
x
z
y
p0
A
Z0
Z
积分得:
在液面上,z=z0,p=p0,则
故有
h
压强由两部分组成:
静水压强的基本公式
液面上的气体压强p0
单位面积上高度为h的水柱重ρgh
举例
返回
压强的计示、单位及测量
压强的计示
绝对压强
相对压强
若将当地大气压强用pa表示,则有
——指绝对压强小于大气压强的数值,
用pk来表示
举例
举例
——以设想没有大气存在的绝对真空状态
作为零点计量的压强,用p′表示
——以当地大气压作为零点计量的压强,
用p表示。
真空度(或真空压强)
压强的单位
应力单位:
工程大气压单位:
液柱高度:
1个工程大气压
=98kN/m2
=10m水柱压
=736mm水银柱压
前进
等压面的概念
由压强相等的点连成的面,称为等压面。等压面可以是平面,也可以是曲面。
等压面必与质量力正交
只受重力作用的连通的同一种液体内,等压面为水平面;反之,水平面为等压面。
可以证明:
连通容器
连通容器
连通器被隔断
前进
水头和单位势能的概念
前进
x
z
y
p0
A
Z
Z——位置水头,
——压强水头,
——测压管水头,
静止液体内各点的测压管水头等于常数。
单位位能
单位压能
单位势能
静止液体内各点的单位势能相等。