第三章.流体静力学.ppt

3.6流体对曲面的作用力和浮力定律 3.6流体对曲面的作用力和浮力定律 3.6.1流体对曲面的作用 3.6.2浮力定律 3.6.1流体对曲面的作用 在平面上的作用力，只要直接利用惯性矩等来计算，还是比较简单的，而对曲面的作用力，就比较复杂了，现从微元面入手分析来求解。 这里仅研究母线平行于x轴的一类柱面。 3.6.1流体对曲面的作用 S为任意方向的微元面 n是其法线方向 Sz,Sy是其在z方向和y方向的投影面 3.6.1流体对曲面的作用 以上的分析已经把作用力分解到与母线方向垂直的两个方向上。 下面对两个方向分别研究，以找到等效的计算方法。 3.6.1流体对曲面的作用 3.6.1流体对曲面的作用 由流体在平面上的作用力情况得知： 作用于曲面上的总压力F的水平分力Fy等于作用于该曲面的垂直投影面上的总压力， 方向水平指向受力面， 作用线通过面积Sy的压力中心ZP。 3.6.1流体对曲面的作用 3.6.1流体对曲面的作用 结论： 静止流体作用在合力的垂直分量等于柱面在Z向的投影面积与自由液面压强乘积,加上曲面上方压力体重量. 以上推导可沿用至任意形状的曲面. 压力体的概念应用 A)为实压力体 下面介绍几种压力体的求法 例一 例二 例三 例四 例五 例六 思考题 思考题 B是圆筒 A是轴 C是固体壁面 请分别求得水对圆筒的作用力和力矩; 并判断B是否会转动 3.6.2浮力定律 浮力是物体表面受流体的静压力的合力. (阿基米德)浮力原理： 浸没在流体中的物体所受浮力等于该物体排开流体的重量。浮力作用点（浮心）位于该体积的几何中心。 3.6.2浮力定律 浸没在流体中的物体在水平方向上由于流体对其压力相抵,故受水平力为零. 所以受流体作用力可以用作用于其上下表面的实压力体和虚压力体推得. 3.6.2浮力定律 理解了浮力产生的原因,就不难看到右图中所示的物体所受的浮力。 浮体（潜体）的平衡 浮体（潜体）的平衡 浮体（潜体）的平衡 宇航推进系----流体力学 宇航推进系----流体力学 Z Y X Z Z Z Z sy p0 sy p0 ZP A B C sZ p0 B)受向上压力，假想V间充满液体，曲面受力平衡，所受向上力等于其它向下的力之和，这时为虚压力体。 考虑如下情况底面压力体如何计算 b h2 h1 a 面积为c A B C 宇航推进系----流体力学 * *