1、,Yangzhou Univ,水 力 學(xué),全國水文水資源專業(yè)進修班,熊 亞 南,揚州大學(xué)水利與能源動力工程學(xué)院,第二章 水靜力學(xué), 1 靜水壓強定義及其特性, 2 重力作用下靜水壓強的基本方程, 4 等壓面、連通器原理及其應(yīng)用, 水力學(xué),Yangzhou Univ, 3 壓強的表示方法和計量單位, 5 靜水力學(xué)原理在水文測驗中的應(yīng)用, 6 水頭與單位勢能, 7 平面上靜水總壓力的計算, 8 曲面上靜水總壓力的計算, 水力學(xué),Yangzhou Univ,第二章 水靜力學(xué) 1 靜水壓強定義及其特性,1 靜水壓強定義及其特性,靜水壓力：靜止液體作用在與之接觸的表面上力，用P表示。,P,面平均靜水壓強

2、,靜水壓強,單位：N/、kN/ 、Pa 、kPa, 水力學(xué),Yangzhou Univ,1 靜水壓強定義及其特性,靜水壓強的特性,靜水壓強垂直指向受壓面,作用于同一點上各方向的 靜水壓強的大小相等,第二章 水靜力學(xué) 1 靜水壓強定義及其特性, 水力學(xué),Yangzhou Univ,第二章 水靜力學(xué) 2 重力作用下靜水壓強的基本方程, 水力學(xué),Yangzhou Univ,2 重力作用下靜水壓強的基本方程,水靜力學(xué)基本方程式一：,當(dāng)z1z2時，則p1p2 ，即水平面上的各點壓強相等,當(dāng)z2 z1 時，則p2 p1 ，即位置越低點的壓強越大,當(dāng)已知某點的p和z值時，便可求得液體內(nèi)其它點的壓強, 水力學(xué)

3、,Yangzhou Univ,2 重力作用下靜水壓強的基本方程,第二章 水靜力學(xué) 2 重力作用下靜水壓強的基本方程,壓強由兩部分組成：,液面上的氣體壓強p0,單位面積上高度為h的液柱重h,若已知：液面氣體壓強p0=98kN/m2，水深h=1m，試計算：1點處的壓強。,水靜力學(xué)基本方程式一：, 水力學(xué),Yangzhou Univ,3.1 絕對壓強、相對壓強、真空值,第二章 水靜力學(xué) 3 壓強的表示方法和計量單位,絕對壓強以設(shè)想沒有大氣存在的絕對真空狀態(tài)作為零點 計量的壓強，用p表示,相對壓強以當(dāng)?shù)卮髿鈮鹤鳛榱泓c計量的壓強，用p表示。,若將當(dāng)?shù)卮髿鈮簭娪胮a表示，則有,真空值（或真空壓強）指絕對壓

4、強小于大氣壓強的數(shù)值， 用pv來表示,3 壓強的表示方法和計量單位, 水力學(xué),Yangzhou Univ,3.2 壓強的單位,應(yīng)力單位,工程大氣壓單位,液柱高度,1個工程大氣壓=98kN/ =10m水柱壓 =735mm水銀柱壓,第二章 水靜力學(xué) 3 壓強的表示方法和計量單位, 水力學(xué),Yangzhou Univ,4.1 等壓面,第二章 水靜力學(xué) 4 等壓面、連通器原理及其應(yīng)用,由壓強相等的點連成的面，稱為等壓面。等壓面可以是平面，也可以是曲面。,只受重力作用的連通的同一種液體內(nèi)，等壓面為水平面；反之，水平面為等壓面。,連通容器,連通容器,連通器被隔斷,4 等壓面、連通器原理及其應(yīng)用, 水力學(xué),

5、Yangzhou Univ,4.2 壓強的測量,利用靜水力學(xué)原理設(shè)計的液體測壓計,4.2.1 測壓管,B,第二章 水靜力學(xué) 4 等壓面、連通器原理及其應(yīng)用, 水力學(xué),Yangzhou Univ,利用靜水力學(xué)原理設(shè)計的液體測壓計,4.2.2 U形水銀測壓計,m,4.2 壓強的測量,第二章 水靜力學(xué) 4 等壓面、連通器原理及其應(yīng)用, 水力學(xué),Yangzhou Univ,利用靜水力學(xué)原理設(shè)計的液體測壓計,4.2.3 差壓計,=,=,4.2 壓強的測量,第二章 水靜力學(xué) 4 等壓面、連通器原理及其應(yīng)用, 水力學(xué),Yangzhou Univ,5.1 自記水位計測井,第二章 水靜力學(xué) 5 靜水力學(xué)原理在水

6、文測驗中的應(yīng)用,5 靜水力學(xué)原理在水文測驗中的應(yīng)用,水位自記室的測井與河道相連通，測井水面和河道水面均為大氣壓強，即兩者壓強相等，所以兩水面高程相等, 水力學(xué),Yangzhou Univ,5.2 壓力式水位計,第二章 水靜力學(xué) 5 靜水力學(xué)原理在水文測驗中的應(yīng)用,5 靜水力學(xué)原理在水文測驗中的應(yīng)用,各式壓力式水位計，都是通過一定的方法測量靜水壓強，然后換算出水位值,氣泡式水位計, 水力學(xué),Yangzhou Univ,第二章 水靜力學(xué) 6 水頭與單位勢能,壓強水頭,測壓管水頭,位置水頭,靜止液體內(nèi)各點的測壓管水頭等于常數(shù)。,6 水頭與單位勢能,單位位能,單位壓能,單位勢能,靜止液體內(nèi)各點的單位勢

7、能等于常數(shù)。, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 7 作用于平面上的靜水總壓力,7 作用于平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,7.1 靜水壓強分布圖,靜水壓強分布圖的繪制規(guī)則：,1.按一定比例，用線段長度代表該點靜水壓強的大小,2.用箭頭表示靜水壓強的方向,并與作用面垂直,pa,Pa+gh,相對壓強分布圖, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 7 作用在平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,ghB, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 7 作用在平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,7.2 圖解法,適用于矩形平面,靜水總壓力的大小:,為靜水壓強分布圖形的面積； b為矩形受壓面的寬度；,靜水

8、總壓力的方向：垂直并指向受壓面,靜水總壓力的作用點（壓力中心或壓心）：通過壓強分布體的重心（或在矩形平面的縱對稱軸上，且應(yīng)通過壓強分布圖的形心點）, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 7 作用在平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,例題：某擋水矩形閘門，門寬b=2m，一側(cè)水深h1=4m，求該閘門上所受到的靜水總壓力。,解：,方向向右,作用點距門底,靜水總壓力的大小, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 7 作用在平面上的靜水總壓力,7.3 解析法,適用于任意形狀的平面,Yangzhou Univ,靜水總壓力的大小為,pc為受壓面形心點的壓強 為受壓面的面積,靜水總壓力的作用點位置：,Jc表示平面對于通

9、過其形心點且與ox軸平行的軸線的面積慣性矩。, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 7 作用在平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,例題：一垂直放置的圓形平板閘門如圖所示，已知閘門半徑R=1m，形心在水下的淹沒深度hc=8m，試用解析法計算作用于閘門上的靜水總壓力。,解：, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 8 作用于平面上的靜水總壓力,8 作用于曲面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,水平分力Px,Pz鉛直分力, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 8 作用于平面上的靜水總壓力,8 作用于曲面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,水平分力Px,靜水總壓力,大?。?方向：,作用點：,Pz鉛直分力,

10、 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 8 作用于平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,曲面上靜水總壓力的水平分力等于曲面在鉛垂投影面上的靜水總壓力。, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 8 作用于平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,壓力體,曲面上靜水總壓力的垂直壓力等于壓力體內(nèi)的水體重。, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 8 作用于平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,壓力體應(yīng)由下列周界面所圍成：,（1）受壓曲面本身,（2）自由液面或液面的延長面,（3）通過曲面的四個邊緣向液面或液面的延長面所作的鉛垂平面, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 8 作用于平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ, 水力學(xué),第二章 水靜力學(xué) 8 作用于平面上的靜水總壓力,Yangzhou Univ,例題：一弧形閘門如圖所示，閘門寬度b=4m，圓心角=45，半徑R=2m，閘門旋轉(zhuǎn)軸恰與水面齊平。求水對閘門的靜水總壓力。,解：閘門前水深為,水平分力：,鉛直分力：,靜水總