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澳门在线发牌精)压力体图的画法ppt

发布日期:2020-09-08 02:23

  三元流 (Three-dimensional Flow): 例如水在断面形状与大小沿程变化的天然河道中流动,水对船的绕流等等,这种流动属于三元流动。 流动流体的运动要素是三个空间坐标函数。 几个专业术语: 1、流管(Stream Tube ):在流场中取任一封闭曲线(不是流线),通过该封闭曲线的每一点作流线,这些流线所组成的管状空间称为流管。 2、元流(Tube Flow) :充满在断面无限小的流管中的液流 称为元流或微小流束。元流的极限即为流线,故常用流 线表示元流。 流管与元流 3、总流(Total Flow) 无数元流的总和或有限大断面的流股,称为总流。 天然水道或管道中的水流,均属总流。 4、过流断面(Cross Section) 与元流或总流的流线垂直的横断面。可以为平面,可为曲面。 1 1 2 2 过流断面 过流断面 5、流量 (Discharge): 是指单位时间内通过某一过流断面的流体体积。 体积流量(m3/s) 质量流量(kg/s) 重量流量(N/s) 6、 断面平均流速 ? 断面流速通常呈不均匀分布。其各点流速的加权平均值, 称为断面平均流速 引入断面平均流速概念,这是欧拉法的一种科学手段。它使三元流动简化为一元流动。v=f(s) u u ? 控制体:即在流场中划定的一个固定的空间区域,该区域完全被流动流体所充满。其过流断面称为控制断面 2、解析法 首先确定淹没在流体中物体的形心位置以及惯性矩,然后由解析法计算公式确定总压力的大小及方向。 平面上的静水总压力的计算 1、图解法 绘出受压面上的相对压强分布图,水静压力等于压强分布图的体积,其作用线通过压强分布图的形心。 § 2—6 作用与曲面上的液体静压力 作用于曲面任意点的流体静压强都沿其作用面的内法线方向,彼此互不平行,也不一定交于一点。对于曲面上的水静压力问题,一般将其分为水平方向和铅直方向的分力分别进行计算,分别求出分力Px、Py、Pz后,再采用分力求和的方法得总作用力P。 dP dPz dPx θ 图2-29 Px Az θ dP h Pz Ax A B C D dAx dAz dA 作用在dA的水静压力为: dP=pdA=γhdA 该力垂直于面积dA,并与水平成夹角θ,此力可分解为水平和铅直两个分力。 水平分力为: dPx=dPcosθ=γhdAcosθ 铅直分力为: dPz=dPsinθ=γhdAsinθ 有:dPx=γhdAx dPz=γhdAz 积分有: 作用于曲面上的静水总压力P 的水平分力Px等于作用于该曲面的铅直投影面Az上的静水总压力,方向水平指向受力面Az,其作用点为这个投影面积的压力中心。 作用于曲面上的静水总压力P的铅垂分力Pz等于该曲面上的压力体所包含的液体重量,其作用线通过压力体的重心。澳门在线发牌 结论: 静水总压力 P 作用在曲面上的静水总压力大小: 静水总压力的方向是以P与水平线的夹角表示: 曲面上静水总压力的方向: 压力体的画法 (1)受压曲面本身; (2)通过曲面周围边缘所作的铅垂面; (3)自由液面或自由液面的延长线。 压力体由三部分组成: 压力体的方向: 若压力体和液体位于曲面AB的同一侧,Pz方向垂直向下(实压力体) 若压力体和液体分别位于曲面的两侧,Pz方向垂直向上(虚压力体) B O A (b)虚压力体 O A B (a)实压力体 压力体的种类:实压力体和虚压力体。 Pz Pz 例1 绘制图中ABC曲面上的压力体, (标方向) A B C A B C A B C 例2 绘制图中AB曲面上的压力体,(标方向) + = A B A B C D E D E A B C A B 例3 绘制图中AB曲面上的压力体,(标方向) A B C A B A B 不论是潜体还是浮体,Px=0。 潜体的压力体就是物体的体积。 浮体的压力体就是浸没在液体中体积。 Pz就是浮力,等于物体排开液体的重量。(阿基米德浮力定律) 重力和浮力之间的关系: GPz——沉底 G=Pz——可处处平衡 GPz——浮出水面,直到G=Pz (潜水艇、鱼类) 潜体和浮体 曲面上的静水总压力的计算 1、计算水平分力 正确绘制曲面的铅垂投影图,求 出该影图的面积及形心深度,然后求出水平分力; 2、计算铅垂分力 正确绘制曲面的压力体。压力体体积 由以下几种面围成:受压曲面本身、通过曲面周围 边缘所作的铅垂面、液面或液面的延长线。铅垂分 力的大小即为压力体的重量; 3、总压力的合成 总压力的大小利用水平分力及铅垂分 力通过求合力的方法求得。 4、确定总压力的方向 利用水平分力及铅垂分力可求 得总压力作用线; 预习:静压实验 第三章 流体动力学基础(6学时) 3.1 基本定义和概念 3.2 流动液体连续性方程 3.3 流动液体的能量方程 3.4 能量方程的应用实例 3.5 总水头线 恒定气流能量方程式 3.7 总压线、流体运动的基本概念; 2、流体运动的基本理论即“三大方程”的推导与 方程意义; 3、“三大方程”的运用计算技巧; 本 章 重 点 1、流体运动的基本理论即“三大方程”的推导与方程意义分析; 2、运用“三大方程”的注意事项及“三大方程”的运用计算技巧; 本 章 难 点 流体静止是相对的,运动才是绝对的 流体最基本的特征是它的流动性。 流体动力学研究的主要问题是研究流速和压强在空间的分布。其中流速导致惯性力和粘滞力。 把流体流动占据的空间称为:流场 流体力学的主要任务,就是:研究流场中的流动 研究流动存在二种方法:欧拉法和拉格朗日法 §3—1 描述流体运动的两种方法 一、拉格朗日法 拉格朗日方法(Lagrangian Method)是以流场中每一流体质点作为描述对象的方法,它以流体个别质点随时间的运动为基础,通过综合足够多的质点(即质点系)运动求得整个流动。 (质点系法) 工程中需要了解不是某一质点的流动,而是某一地点的流动情况。 二、欧拉法 欧拉法(Euler Method)是通过描述物理量(流速)在空间的分布来研究流体运动的。 它不直接追究质点的运动过程,而是以充满运动液体质点的空间——流场为对象,研究各时刻流速在流场中的变化规律。将个别流体质点运动过程置之不理,而固守于流场各空间点。通过观察在流动空间中的每一个空间点上运动要素随时间的变化,把足够多的空间点综合起来而得出的整个流体的运动情况。 速度 (x,y,z,t)——欧拉变量 流场运动要素是时间和空间(x,y,z,t)的连续函数: 在实际工程中,一般只需要研究某一个空间位置上流体的运动情况,而不追究这些流体质点的运动轨迹。所以一般采用欧拉法,而不是拉格朗日法。 欧拉法:以固定空间点为研究对象 拉格朗日法:以一定质点为研究对象 §3—2 恒定流动和非恒定流动 恒定流动(Steady Flow)又称定常流动,稳定流动,是指流场中的流体流动,空间点上各水力运动要素均不随时间而变化。 即: 非恒定流动(Unsteady Flow)又称非定常流动,不稳定流动,是指流场中的流体流动,空间点上各水力运动要素均随时间的变化而变化。 即: 工程上绝大多数的流动,速度等参数不随时间而变,或变化很小,只需用恒定流动计算。本课程主要研究恒定流动,特殊情况,如水击现象,必须用非恒定流计算。 §3-3 流线)流线的定义 流线(Stream Line)是表示某一瞬时流体各点流动趋势的曲线,流线上任一点的速度方向与该点的切线方向重合,反应的是流场中流动方向。 1.流线 迹线(Path Line) 是指某一质点在某一 时段内的运动轨迹线)迹线) 流线的性质 a、同一时刻的不同流线,不能相交; ?根据流线定义,在交点的液体质点的流速向量应同时与这两条流线相切,即一个质点不可能同时有两个速度向量。 b、流线不能是折线,而是一条光滑的曲线; ?流体是连续介质,各运动要素是空间的连续函数。 U2 L1 L2 U1 c、流线簇的疏密反映了速度的大小(流线密集的地方流 速大,稀疏的地方流速小); d、恒定流时,流体质点运动的迹线与流线重合; 在非恒定流情况下,流线、实际水流中存在流线、看完足球赛从大门相继疏散出去的人流,他们的相对位置可以连成不同形状 的曲线,试问这类曲线相当于流体运动中的什么线 按流体的运动要素所含空间坐标变量的个数可分为: 流动流体的运动要素是一个空间坐标的函数,称一元流。 若考虑流道(管道或渠道)中实际液体运动要素的断面平均值,则运动要素只是曲线坐标s的函数,这种流动属于一元流动。 一元流 (One-dimensional Flow): 流动流体的运动要素是二个空间坐标(不限于直角坐标)函数,称二元流。 二元流 (Two-dimensional Flow): 实际液体在圆截面管道中的流动,运动要素只是柱坐标中r,x的函数,是二元流动。

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