壓力體是指因液體重量所產(chǎn)生的對物體表面壓力的特定體積。在水力學中,壓力體通常指以曲面為底,直到自由表面間的鉛錘液柱的體積。
形成原理
壓力體是由三個面組成的體積,包括受壓曲面本身、通過受壓曲面周圍各點的鉛垂面以及與液面相交的水平面。如果壓力體實際充滿液體,則鉛直分力的方向朝下。具體來說,壓力體可分為實壓力體和虛壓力體兩種類型。實壓力體是在受壓面同側(cè)形成的,其產(chǎn)生的壓力垂直向下;而虛壓力體則位于受壓面異側(cè),其產(chǎn)生的壓力垂直向上。
計算方法
確定壓力體的方法一般包括四個步驟:首先選取自由液面或其延長線作為第一面;接著選取受壓曲面本身作為第二面;然后將曲面兩端向自由液面(或其延長線)投影,得到兩根投影線作為第三步;最后,這四條線將圍出一個或多個封閉體積,這些體積在考慮到力的作用方向后的矢量和即為所需的壓力體。例如,在一個浸入水中的圓球案例中,上半球面的壓力體是實壓力體,壓力向下;而下半球面的壓力體則是虛壓力體,壓力向上。這兩個壓力體相互抵消后,剩下的是一顆球形的虛壓力體,其水壓力向上,這個壓力體乘以水的密度,再乘以重力加速度即可計算出球在水中的浮力。
應用實例
對于復雜的二向曲面,同樣可以通過上述方法來確定壓力體。首先選取液面,然后選取曲面本身,最后從曲面兩端點向液面引兩根投影線。這樣會形成幾個封閉體積,每個體積都有明確的受力方向。最終,這些體積的矢量和就構(gòu)成了所需的虛壓力體。
參考資料 >
簡述壓力體的概念.百度文庫.2024-11-01
02.02|【知識打卡】流體力學.微信公眾平臺.2024-11-01
工程流體力學 緒論 華中科技大學 莫乃榕主編.360文檔中心.2024-11-01