Сила давления жидкости на плоские поверхности
Расчет величин сил давления жидкости на поверхности имеет большое практическое значение при технологических и прочностных расчетах гидротехнических сооружений небольших размеров в пределах сельской местности, или например, навозоприемных каналов самотечных систем навозоудаления в животноводческих помещениях, различного рода затворов в емкостях с запасами топлива и т.д. Чаще всего на практике приходится определять при этом не абсолютную силу давления, а силу и з б ы т о ч н о г о гидростатического давления непосредственно жидкости Рж (рис. 2.1, а). Сила атмосферного давления, действующая встречно по обе стороны стенки, взаимоисключается. Сила давления, действующая со стороны жидкости Рж на некоторый участок рассматриваемой стенки S (рис. 2,1, а), расположенный под углом α к горизонту, может быть найдена с помощью следующей формулы: (2.1) где – избыточное гидростатическое давление в центре тяжести смоченной поверхности при , равное: , (2.2) где – плотность жидкости, кг/м3; – ускорение свободного падения, = 9,81 м/с2; – глубина погружения центра тяжести смоченного участка относительно свободной поверхности, м; S – площадь смоченной поверхности, м2. а – открытый резервуар; б – закрытый резервуар Рм – сила внешнего давления; Рж – сила гидростатического давления жидкости; R – результирующая сил давления; т.С– центр тяжести смоченной поверхности; т.Д– центр давления; hс и hд – соответственно глубины погружения центра тяжести и центра давления Рисунок 2.1 – Схемы к определению силы давления жидкости на плоскую поверхность
Для инженерных расчетов важно знать не только величину силы давления жидкости, но и точку ее приложения. Данная точка называется центром давления. Координату центра давления определяют по формуле: , (2.3) где – координата центра тяжести, м; – центральный момент инерции площади стенки относительно оси, проходящей через центр тяжести площади, м4. Формулы моментов инерции наиболее распространенных плоских фигур см. в Приложении 2. Таким образом, точка приложения силы Pж расположена ниже центра тяжести площади смоченной поверхности; расстояние между ними , (2.4) Здесь – статический момент площадки, м3. Для вертикальной стенки (рис. 2.1, б) глубина погружения центра давления также находится ниже глубины центра тяжести: , м (2.5) и только для плоского горизонтального днища центр его тяжести и центр давления совпадают, то есть . (2.6) Для закрытой плоскости, на свободной поверхности которой имеет место давление, отличное от атмосферного, например, манометрическое или вакуумметрическое , равнодействующую сил давления определяют из формул: Н (2.7) Н (2.8) Точку приложения равнодействующей силы R в этом случае определяют по правилам механики, как точку приложения двух сил Pм (Pвак) и Pж. Для случая (рис. 2.1, б) глубину погружения центра давления равнодействующей силы R определяют из уравнения моментов сил относительно точки О: , (2.9) где – пьезометрическая высота, равная ; R – равнодействующая сил , равная R = , (2.10) где – сила давления жидкости на боковую стенку ОА, , – сила внешнего давления, равная .
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2588)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |