АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Вывод формулы для координат центра давления на плоскую стенку

Читайте также:
  1. D. Понижение концентрации ингаляционного анестетика в дыхательной смеси ускоряет наступление наркоза
  2. Акти Центральної ради
  3. Активация своего внутреннего центра, места Силы
  4. Алгоритм проверки адекватности множественной регрессионной модели (сущность этапов проверки, расчетные формулы, формулировка вывода).
  5. Алгоритм проверки значимости регрессоров во множественной регрессионной модели: выдвигаемая статистическая гипотеза, процедура ее проверки, формулы для расчета статистики.
  6. Анализ деятельности ППМС-центра по задачам
  7. АНАТОМИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
  8. АНТРОПОМЕТРИЯ , МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА , АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ , ЧАСТОТЫ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ , ЧАСТОТЫ ДЫХАНИЯ
  9. Аттестация средств измерения давления
  10. Б. Методы измерения угловых координат.
  11. Б. ПРО ВСЕУКРАЇНСЬКИЙ ЦЕНТРАЛЬНИЙ ВИКОНАВЧИЙ КОМІТЕТ
  12. Базовый порт ввода/вывода

Найдем координату центра давления на площадке со. Будем считать для простоты, что на стенку действуют только силы избыточного давле­ния, т. е.p о=0

Обозначим центр давления буквой D. Тогда его координата по стенке будет lD. Вспомним теорему механики о том, что момент равнодействую­щей силы (в нашем случае - гидростатического давления) относительно оси (возьмем ось Ох) равен сумме моментов составляющих сил, т. е.

Из формулы dP = pо dω + 𝜌gl sin a dω. определим величину dP и, с учетом того, что Ро = 0, получим

где Jx - момент инерции площадки со относительно оси х.

Отсюда:

Подставим в эту формулу значение Р из выражения и, учиты­вая, что ро = 0, получим:

Выразим момент инерции относительно оси х — Jx через момент инерции относительно оси, проходящей через центр тяжести площадки со и параллельной оси х —Jс:

Тогда окончательно имеем (2.14)

Из этой формулы видно, что l D всегда будет больше 1с, т. е. центр давления лежит глубже, чем центр тяжести площадки ω Величина имеет размер длины и называется эксцентриситетом давления.

Эксцентриситет давления уменьшается с увеличением глубины погруже­ния площадки.

Если площадь ω имеет ось симметрии, перпендикулярную оси х, то формула (2.14) полностью определяет положение центра давления. В слу­чае несимметричной фигуры нужно отыскать вторую координату центра давления в направлении, параллельном оси х. Построим ось у, перпенди­кулярную оси х, и проведем все расчеты и рассуждения, аналогичные вы­шеприведенным, относительно этой оси. Получим:

Здесь - центробежный момент инерции площадки ω относительно осей х и у. Следует иметь в виду, что центробежный момент

инерции может быть и положительным, и отрицательным, в зависимости от расположения оси у.

В предыдущих рассуждениях принято, что давление на поверхности жидкости /7о равно нулю. Если оно отлично от нуля, то учесть его можно так: точкой приложения силы внешнего давления на площадку будет центр тяжести этой площадки; точкой приложения избыточного давления явля­ется центр давления. Зная две этих силы и точки их приложения, можно найти общий центр давления на площадку, при этом полная сила давления на площадь ω будет равна сумме внешнего и избыточного давлений.



9. Давление на цилиндрические и сферические поверхности.

Рассмотрим открытый сосуд, заполненный покоящейся жидкостью. Одна из стенок сосуда имеет цилиндрическое очертание.

(.) 0 – центр кривизны поверхности.

В соответствии с I свойством гидростатического давления в каждой точке такой поверхности давление направлено по нормали. Следовательно, в случае цилиндрической (и сферической) поверхности направление результирующей силы давления P всегда проходит через центр кривизны поверхности.

В общем случае криволинейной поверхности с несколькими центрами кривизны это не выполняется – через центр кривизны поверхности в данной точке проходит только направление элементарных составляющих сил.

Результирующую силу давления P можно разложить на де составляющие:

 

Таким образом, дя определения величины и направления силы P необходимо определить Рв и Pг. Найдём Рв и Pг.

(7.2)

[1] Для этого выделим на рассматриваемой криволинейной поверхности элементарную площадку dw (Рис. 7.2). В связи с малостью её размеров её можно считать плоской. Центр площадки находится на глубине h.

[2] На эту площадку действует сила dP, обусловленная гидростатическим давлением в точке, соответствующей центру площадки. Как и ренее, пренебрегаем изменением давления при перемещении вдоль площадки в связи с малостью её размеров.

Горизонтальная составляющая силы dP:

Из рисунка 7.2 видно, что - вертикальная проекция площадки dw

Таким образом:

Проинтегрируем последнее выражение по площади w поверхности сосуда, для того чтобы получить величину горизонтальной составляющей силы давления на эту поверхность. поскольку - статический момент вертикальной проекции площади dw относительно оси OX. (В данном случае ось OX направлена нормально к плоскости чертежа, она находится на прямой, образованной пересечением цилиндрической поверхности и плоскостью свободной поверхности жидкости).

hc – глубина погружения центра тяжести вертикальной проекции площади w.

- вертикальная проекция площади w (сумма вертикальных проекций элементарных площадок dwв).

Таким образом:

Это утверждение можно распространить и на случай других криволинейных поверхностей (нецилиндрических).

Вертикальная составляющая силы давления dP на элементарную площадку: (*)

аналогично - горизонтальная проекция площадки dw.

Для определения величины вертикальной составляющей силы давления на рассматриваемую поверхность проинтегрируем (*) по площади w.

где

– объём жидкости, находящийся над элементарной площадкой dw;

– объём жидкости, находящийся над криволинейной поверхностью – объём тела давлении

– горизонтальная проекция площади криволинейной поверхности;

- вес тела давления.

Итак:

Это утверждение также можно распространить и на случай других криволинейных поверхностей (нецилиндрических).

Зависимости, полученные для величин горизонтальной и вертикальной составляющих силы гидростатического давления на криволинейные поверхности справедливы также и для плоских поверхностей.

случае определения составляющих силы избыточного гидростатического давления при давлении на поверхности жидкости равном атмосферному, давление на поверхности жидкости следует принимать равным нулю.



Основные понятия гидродинамики

В разделе «гидродинамика» изучаются законы движения жидкости.

Движение несжимаемой жидкости характеризуется величинами давления и скорости (в случае несжимаемой жидкости плотность можно считать постоянной).

Виды движения жидкости.

В движущейся жидкости скорость v и давление p могут изменяться в пространстве и во времени:

в связи с этим различают виды движения:

Неустановившееся – вид движения, при котором давление и скорость изменяются во времени и в пространствеУровень в сосуде будет падать и скорость потока будет изменяться во времени. Одновременно с каждый момент времени скорость v в разных частях трубопровода из за его сужения будет разной (так же как и давление p).

Установившееся ( стационарное) – вид движения, при котором давление и скорость постоянны во времени, а изменяются только в пространстве.

В сосуд добавляют воду по мере её вытекания, таким образом скорость изменяется только из-за сужения трубопровода (увеличивается к концу), то есть изменяется только в пространстве.

Скорость и давление в каждой точке потока постоянны.

Равномерное – вид движения, при котором давление и скорость постоянны во времени и в пространстве.

Также различают напорное и безнапорное движение жидкости.

Напорное движение – в потоке отсутствует свободная поверхность.

Безапорное движение – в потоке имеется свободная поверхность.

Линия тока – воображаемая линия, проведённая в потоке, таким образом, что в каждой её точке направление скорости совпадает с касательной к этой линии.То есть, если известны линии тока, то если в любой их точке провести касательную, её направление совпадёт с направлением скорости.

При неустановившемся движении линии тока изменяются во времени.

При установившемся движении линии тока постоянны во времени.

Элементарная струйка тока.

Рассмотрим безграничный поток жидкости.

Œ Выделим в этом потоке элементарную площадку dw. Площадка dw настолько мала, что в её пределах скорость потока жидкости проходящего сквозь неё можно считать одинаковой для всех её точек. Через каждую точку контура, ограничивающего площадку dw проведём линию тока. Эти линии тока в совокупности составляют поверхность тока.В связи с тем, что скорости в каждой точке такой поверхности направлены по касательной (так как поверхность образована линиями тока), сквозь поверхность тока перемещения жидкости не происходит.((часть потока, ограниченная поверхностью тока и есть элементарная струйка))

Элементарной струйкой называется часть потока, ограниченная линиями тока, проведёнными через все точки жидкого контура, заключающего в себе элементарную площадку.

 

Таким образом, поток жидкости можно рассматривать как совокупность элементарных струек.При установившемся движении элементарная струйка обладает следующими свойствами:

1. Положение элементарной струйки неизменно в пространстве.

2. Отсутствует переток жидкости через боковую поверхность элементарной струйки.

3. Скорости во всех точках одного поперечного сечения элементарной струйки одинаковы.

Геометрические характеристики потока жидкости.

Живое сечение потока – поверхность, проведённая таким образом, что она оказывается нормальна к линиям тока.

Цилиндрический поток Нецилиндрический поток

Смоченный периметр – часть периметра, находящаяся в контакте с жидкостью.

При напорном движении смоченный периметр и геометрический периметр совпадают. Смоченный периметр – та область сечения потока в которой действуют силы внешнего трения.

Гидравлический радиус потока – отношение величины площади живого сечения потока w к его смоченному периметру c. (8.1)

Для напорного движения в трубопроводе круглого сечения радиусом r:

Таким, образом гидравлический радиус характеризует форму потока жидкости.

Расход жидкости – объём жидкости W, проходящий через живое сечение потока в единицу времени t.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.008 сек.)