水壓力

水壓力 water pressure：建築學術語，指水在靜止時或流動時，對於水接觸的建築物、構築物表面產生的法向作用。水或其他液體垂直作用於其界面並指向作用面的力，其中界面可以是兩部分液體之間的分界面，也可以是液體與固體或氣體的接觸面。單位面積上的壓力稱之為壓強。

基本介紹

• 中文名：水壓力
• 外文名：water pressure
• 性質：建築學術語
• 類型：靜水壓強，動水壓強等

簡介

水或其他液體垂直作用於其界面並指向作用面的力。界面可以是兩部分液體之間的分界面，也可以是液體與固體或氣體的接觸面。單位面積上的壓力叫做壓強。按液體靜止或流動區分為靜水壓強與動水壓強。在水力學及工程學科中也有將壓強稱為壓力。

類型

靜水壓強

其特性為通過一點具有不同方位的各作用面上的壓強大小彼此相等。靜水壓強是空間點坐標的標量函式。在重力作用下的均質靜止液體中,任一點的壓強為p=p0+γh。式中p0為液面壓強,h為該點處於液面下的深度，γ為液體容重,γh就是從該點到液面的單位面積上的液柱重量。靜止液體內任一點相對於某一水平基準面的位置高度z與該點的壓強高之和，等於同一常數，=常數。如果作用在靜止液體邊界上的壓強有所增減，則液體內部任意點任意方向上的壓強將發生同樣大小的增減。這就是靜水壓強傳遞的帕斯卡定律。

公式

公式

靜水總壓力計算

作用在平面上靜水總壓力的大小P等於該平面的面積A與其形心處的壓強pc的乘積，即p=pcA=γhcA,hc為平面形心處於液面下的深度。總壓力的方向垂直於作用面。總壓力的作用點即壓力中心的位置在平面圖形形心的下方，二者間的距離，可由計算確定。作用在曲面（如圖中柱狀曲面AB）上的靜水總壓力p可分別計算其鉛直分力pΖ和水平分力px,然後按力的合成法確定總壓力的大小和作用點。曲面上靜水總壓力的水平分量等於該曲面的鉛直投影平面（如A′B′，壓強分布圖為EA′B′F）上的靜水總壓力，按平面靜水總壓力的計算方法確定其大小、方向和作用點。靜水總壓力的鉛直分量等於“壓力體”體積內所含液體的重量。壓力體由如下諸面圍成：①所論曲面；②過曲面周界上一切點的鉛垂線所構成的曲面；③與液面重合的水平面。若壓力體實際上充有液體，則該鉛直分力的方向向下。若壓力體（如圖中的ABDCA）並未充有液體,則該鉛直分力的方向向上。 水壓力

部分或全部浸沒於靜止液體中的物體，其表面所受到的靜水總壓力僅存在鉛直分力，叫做浮力。它的大小等於物體所排開液體的重量，這就是著名的阿基米德原理。

動水壓強

在運動液體內部，由於粘滯性作用，任意界面上不僅有垂直於界面的壓力，還有沿著界面作用的切力。和靜止液體不同，在運動液體內部過同一點而方位不同的作用面上，壓強的大小彼此不等。可以證明，過同一點，沿任意三個彼此垂直的方向作用的壓強大小的平均值，是與方向無關的常數。這常數就叫做該點的動水壓強。這樣定義的動水壓強也是空間點坐標的標量函式。在流線為平行直線的均勻流斷面上動水壓強分布規律與靜水壓強相同。在流線近似於平行線的漸變流斷面上，動水壓強分布近似於靜壓分布。在流線彎曲或不平行或既彎曲又不平行的急變流斷面上，由於離心慣性力的作用，動水壓強分布規律不同於靜水壓強。紊流中一點的動水壓強隨時間作不規則的變化，一般取一段時間內壓強的平均值即時均壓強，以及瞬時壓強與時均壓強之差即脈動壓強，作為研究對象（見層流和紊流）。

動水總壓力計算

漸變流斷面上動水總壓力的計算方法與靜水總壓力的相同。急變流斷面一般為曲面，其上的壓強分布不同於靜壓分布，作用於其上各點的壓力彼此不平行，合力難以按一般方法求出。對於急變流斷面,一般可同時考慮壓力和切力求其總作用力。將斷面上各點的壓力和切力均沿取定的兩個互相垂直的方向（其中之一可為來流方向或水平方向）進行分解，然後按平行力系的合成法則分別求出沿這兩個方向的總作用力分量及各自的作用線。必要時再求這兩個分量的合力（即總作用力）和合力矩。

度量壓強

度量壓強有不同的參考基準。以絕對真空為基準的稱絕對壓強，以當地大氣壓強為基準的稱相對壓強。相對壓強為絕對壓強與當地大氣壓強之差。當地大氣壓強隨著當地高度、溫度、濕度而變化。如果液流中某點處的絕對壓強小於大氣壓強，則該處出現真空，以相對壓強表示，就得到負壓。負壓的絕對值叫真空度。真空度為當地大氣壓強與絕對壓強之差。

壓強計量

壓強量測

包括相對壓強與絕對壓強的量測，前者更為常見。實驗室中、水利工程及各種工業部門中，壓強量測都很重要。測量壓強的儀器叫壓力計或壓力表，按作用原理可分為三類。

水壓力

①液柱式壓力計：測出液柱高度換算為測點壓強。有直接用液柱高度表示測點壓強的簡單測壓管。還有部分填充非揮發性液體（不同於待測液體）的 U形管壓力計或壓差計，填充液體可為水銀、油或水，視待測液體的種類和待測壓強（或壓差）的大小而定。

②彈性式壓力計：以彈性元件受壓變形的大小來量測液體壓強，有多種型號。

③電氣式壓力計:利用壓力感測器感受液體壓強,將它轉換成電信號(如電壓、電流、電容、電感等)，經放大顯示記錄後，再將這些電信號經過相應的換算而求出壓強。壓力感測器的形式多種多樣，如電阻應變式、電容式、壓電式等。壓強的電測法比其他方法有更多的優越性：電信號可以傳送到很遠的距離，適於遙測、遙控；電測往往更為準確快捷；只有電測法可以測量脈動壓強，而另外兩種方法，只能測量時均壓強；電信號通常更易於轉接，更適於直接用微機記錄、處理。

壓強計算

以單位面積的力進行計量。中國的法定計量單位和國際單位制（SI）中的壓強單位是帕【斯卡】(Pa)。1Pa=1N/m2。過去工程上還以大氣壓強和液柱高計量壓強，實行法定計量單位後已逐漸不用。①以大氣壓強計量：一般取76cm水銀柱高所產生的壓強（約為10.33m水柱高）為標準大氣壓(atm)。工程上習慣採用10m水柱高的壓強為一個工程大氣壓(at)。②以液柱高計量：常用的有汞柱高或水柱高。不同計量單位之間的變換關係為： latm=1.033at=1.013×105Pa

=10.33mH2O=76mmHg