水力學(xué)考試復(fù)習(xí)題

1、第一章1、水力學(xué)是研究液體平衡和運動規(guī)律及其工程應(yīng)用的一門科學(xué)。2、液體的基本特性：易流動性、不能承受拉力、均質(zhì)液體。3、液體的粘滯性：在運動狀態(tài)下，液體具有抵抗剪切變形的能力。4、液體的粘滯性是液體固有的物理性質(zhì)之一。靜止的液體，粘滯性不起作用。只有在運動狀態(tài)下，液體的粘滯性才能表現(xiàn)出來。5、動力粘滯系數(shù) 和運動粘滯系數(shù) 間的關(guān)系 。6、液體的粘滯系數(shù)隨溫度的升高迅速變小。7、流體的粘滯性是流體分子間動量交換和內(nèi)聚力作用的結(jié)果。9、牛頓內(nèi)摩擦定律：做直線運動的液體，相鄰兩液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力 與流速梯度成正比，與液體的性質(zhì)有關(guān)。表示為 du 。dy10、液體的壓縮性：液體受壓后，體積縮

2、小，壓力撤出后，體積恢復(fù)的性質(zhì)。11、連續(xù)介質(zhì)：在水力學(xué)中，認為液體的物理性質(zhì)和運動要素在時間和空間上 具有連續(xù)性。12、液體作為連續(xù)介質(zhì)看待，即假設(shè)液體是一種充滿其所占據(jù)空間毫無空隙的 連續(xù)體。13、實際液體：可壓縮、能膨脹、具有粘滯性、具有表面張力的液體。理想液體：不可壓縮、不能膨脹、沒有粘滯性、沒有表面張力的連續(xù)介質(zhì)其中，有無粘滯性是實際液體和理想液體最主要的差別14、作用在液體上的力質(zhì)量力表面力重力慣性力水壓力摩擦力15、單位質(zhì)量力第二章1、水靜力學(xué)的任務(wù)是研究液體的平衡規(guī)律及其工程應(yīng)用。2、液體的平衡狀態(tài)有兩種：靜止、相對靜止。3、靜水壓強的特性：方向：垂直指向受壓面；大?。和稽c上

3、各方向的靜水壓 強的大小相等。4、平衡液體微分方程： dp （Xdx Ydy Zdz） 。該方程反映的物理意義是：平衡的液體中，空間點的靜水壓強的變化是單位質(zhì)量力作用的結(jié)果。 5、等壓面：液體中，由壓強相等的點構(gòu)成的面。等壓面與質(zhì)量力正交。6、只受重力作用的靜止液體，等壓面為一水平面。7、重力作用下靜水壓強基本公式： z p 常數(shù) 或 p p0 h8、標準大氣壓 patm ：在國際單位制中，把 101.325 kN/m 2稱為一個標準大氣壓。9、當?shù)卮髿鈮?pa ：由于大氣壓強隨海拔高程變化，地球上不同地點的大氣壓強 值不同，此壓強稱為當?shù)卮髿鈮骸?0、工程大氣壓 pat ：利用當?shù)卮髿鈮簭娺M

4、行水力計算很不方便，為此，在水力 學(xué)中又提出了 pat 的概念，取 1 pat =98kN/m2。在水力計算中，均采用 pat 。11、絕對壓強：以絕對真空狀態(tài)作為零點計量的壓強。相對壓強：以當?shù)卮髿鈮?pa 作為零點計量的壓強。12、絕對壓強的計算公式： p abs p 0 h相對壓強的計算公式： pr pabs pat13、當液體內(nèi)某點的相對壓強小于零時，稱該點存在真空，其真空值為該點的 相對壓強的負值。真空壓強的計算公式： pV pr pat pabs14、真空壓強（也稱為負壓）總是大于零的。15、壓強有三種表示方法：（1）用應(yīng)力表示，即 N/m2 或 kN/m2。（2）用液柱高度表示。

5、如，工程計算上， 1pat =98kN/m2=736mmH柱g =10m水柱3）用大氣壓強 pat 的倍數(shù)表示。16、位置水頭 z ：液體內(nèi)任意點至基準面的高差。17、壓強水頭 p 或單位壓能，也稱為測壓管高度。18、測壓管水頭 z p 或單位勢能：測壓管內(nèi)的自由水面距離基準面的高差 z19、計算平面上的靜水總壓力的方法有兩種：圖解法、分析法。20、圖解法計算平面上的靜水總壓力： P 大?。?P Ap b pc A ； P 方向：方向垂直指向受壓面； 作用點：當壓強分布圖為矩形時， 其形心點位于該矩形的 1 高度處；當壓強分布圖為三2 角形時，其形心點位于距離三角形的底邊 a 處；當壓強分布圖

6、為梯形時，其形3 心點位于距離梯形的底邊距離為 （2a b）H 。3a 3b21、分析法計算平面上的靜水總壓力：大?。?P pcA 方向：垂直指向受壓面。作用點 D的位置（ xDyD ）：xDI xyycAyD yc yIc Axc22、作用在曲面上的靜水總壓力兩個分力 ： Px pcAx， Pz VPz 的方向取決于壓力體的虛實。對實壓力體， Pz方向向下；對虛壓力體， Pz 方向向上。Pz的作用線通過壓力體的體積形心。23、掌握繪制相對靜水壓強分布圖的方法。24、繪制壓力體時，要把握壓力體由三個部分組圍成：曲面本身；液面或液面 的延長面；曲面的周邊向液面或液面的延長面所做的鉛垂平面。第三章

7、1、研究液體運動的兩種方法：拉格朗日法、歐拉法。2、拉格朗日法：把液體運動看作是無數(shù)質(zhì)點運動的總和，通過研究單個液體質(zhì) 點在不同空間點的運動情況，從而獲得整個液體的運動規(guī)律。這種方法又稱為 質(zhì)點系法。3、歐拉法：通過研究各個液體質(zhì)點通過固定空間的運動情況，從而獲得整個流 場空間的運動規(guī)律。4、根據(jù)液體質(zhì)點的運動要素是否隨時間變化來劃分恒定流與非恒定流。 恒定流：流場中各空間點的所有運動要素均不隨時間變化的水流。即恒定 流的運動要素僅隨空間位置變化，不隨時間變化。非恒定流：流場中空間點的運動要素隨時間變化的水流。即非恒定流的運 動要素是時間和空間的函數(shù)。5、跡線：單個液體質(zhì)點在空間的運動軌跡。

8、流線：某一時刻在流場中繪制的一條曲線。曲線上各點切線的方向代表了 同一時刻處于該點處的液體質(zhì)點的運動方向。6、流線的基本特性：同一時刻，流場中的各條流線不會相交。流線為一條光滑的曲線（即流線不能轉(zhuǎn)折） 。 對恒定流，流線的形狀不隨時間變化，且流線與跡線重合；對非恒定流， 流線具有瞬時性，不同瞬時流線各不相同，且流線與跡線不重合。 流線分布的疏密程度反映流速的大小。密則大，疏則小。 流線的形狀總是盡可能接近邊界的形狀。7、流管：在流場中，任取一個與水流速垂直的微小面，通過該微小面的周邊上 的所有流線圍成的一個封閉的管狀曲面。8、微小流束（或稱元流） ：由流管包圍的一束微小液流。9、總流：任何一個

9、實際的水流。10、斷面平均流速：V Q 1 AudAA A A11、按運動要素與空間坐標的關(guān)系，可把液流分為一元流、二元流和三元流 一元流：運動要素僅隨一個坐標變化的液流。 二元流：運動要素僅隨二個坐標變化的液流。三元流：運動要素隨三個坐標變化的液流。 。12、恒定元流連續(xù)性方程： u1dA1 u2dA2 恒定總流連續(xù)性方程： Q1 Q2 或 A1V1 A2V2 2213、理想液體恒定元流的能量方程：z1 p1 u12 z2 p2 u2z12 g z22g2實際液體恒定元流的能量方程： z1 p1 u12 z2 p2 u2 hw1 2g 2g22實際液體恒定總流的能量方程 ： z1p11V12

10、z2p22V2hw12 g22gw14、根據(jù)流速的大小和方向是否隨坐標位置變化來劃分均勻流和非均勻流。 均勻流：流速的大小和方向不隨坐標位置變化的流動。如，直徑不變的直線 管道中的水流。非均勻流：流速的大小和方向隨坐標位置變化的流動。根據(jù)流速變化的緩急 程度將非均勻流劃分漸變流和急變勻流。15、均勻流的特性： 所有流線為相互平行的直線。 同一流線上，所有點的流速相同。 過水斷面為平面。過水斷面平均流速和水深沿程不變。 同一過水斷面上，各點的測壓管水頭為常數(shù)。注意：不同斷面測壓管水頭不同16、兩種水力坡度：總水頭線的水力坡度 J H1 H2 hw ； LL測壓管水頭線的測壓管坡度(z1( z22

11、2 17、有能量輸入或輸出時的能量方程： z1 p1 1V12 H m z2 p2 2V2 hw12 g m 2g18、比托管測量點流速的原理：元流能量方程。19、恒定總流動量方程的三個投影方向上的標量式：Q( 2V2x1V1x)Fx ；Q(2V2y1V1y)Fy；Q( 2V2z1V1z)Fz第四章1、水頭損失：單位重量液體從某一斷面流至另一斷面過程中損失的機械能。2、產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因是液體存在粘滯性，外因是固體邊界壁的影響，使得液 流流速的改變。3、沿程水頭損失 h f ：固體邊界壁的形狀、尺寸沿程不變時出現(xiàn)的水頭損失，或 認為均勻流和漸變流情況下的水頭損失。4、局部水頭損失 hj ：固體

12、邊界壁的形狀、尺寸沿程變化時出現(xiàn)的水頭損失。或 認為急變流情況下的水頭損失。5、雷諾提出了用臨界雷諾數(shù)區(qū)別層流和紊流： 水流的雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時， 為紊流，反之為層流。有壓圓管的臨界雷諾數(shù)常取為2000。明渠、天然河道的臨界雷諾數(shù)約為 500。6、圓管的雷諾數(shù)： Re Vd ；明渠、天然河道雷諾數(shù)： Re VR7、水力半徑 R： R A 8、雷諾數(shù)的物理意義：水流的慣性力與粘滯力之比。9、魏斯巴赫達西公式 hf L V2 ，它是沿程水頭損失計算的通用公式。適用于 f d 2g層流與紊流，明渠流與管流。10、圓管均勻?qū)恿鞯难爻趟^損失與斷面平均流速的一次方成正比。紊流的水力粗糙區(qū)的沿程水頭損

13、失與斷面平均流速的二次方成正比。11、圓管層流的沿程阻力系數(shù)只與 Re有關(guān)，即 64 。Re12、流速脈動：在恒定流中任取一個空間點，在不同的時間會有不同的液體質(zhì)點以不同的流速通過該空間點，但在某一時刻，只有一個液體質(zhì)點通過該空間點，此液體質(zhì)點的瞬時速度即為該空間點的瞬時流速。瞬時流速隨時間不斷變 化的現(xiàn)象稱為流速脈動。13、紊流中的層流底層：在紊流中，貼近固體邊界壁的地方，由于流速梯度很 大，液體與管壁間粘滯力較大，因此，在貼近固體邊界壁的地方有一層極薄的 層流層存在，該層稱為層流底層（或稱粘性底層） 。14、管道邊壁的粗糙度的表示方法 ：絕對粗糙度 ：采用人工加糙時，均勻沙粒的直徑 d 即

14、為 。當量粗糙度 ：對實際工程管道（即自然加糙） ，通過沿程阻力系數(shù)試驗，結(jié) 合公式計算出的圓管的粗糙度。相對粗糙度： （或 ）。dR15、紊流的三個流區(qū)：根據(jù)固體邊界壁絕對粗糙度與層流底層厚度相對大小不同，紊流被分成三種不同的流區(qū)：水力光滑區(qū)；水力粗糙區(qū)；水力過渡粗糙區(qū)。16、尼古拉茲試驗?zāi)康模貉芯课闪鞯难爻套枇ο禂?shù)的變化規(guī)律。17、尼古拉茲試驗結(jié)論： 得出了沿程阻力系數(shù)的五個不同分區(qū)的規(guī)律， 如下。（看 圖 4-26 ）分區(qū)流區(qū)雷諾數(shù) Re沿程阻力系數(shù)區(qū)層流區(qū)（直線）Re 200064 Re區(qū)第一 過渡 區(qū)層流到紊流（直線與直 線間區(qū)域）2000 Re4000(Re)區(qū)區(qū)第二過渡區(qū)（直線與

15、直(Re, d)線間區(qū)域）區(qū)水力粗糙區(qū)（或阻力平方 區(qū)）（直線右側(cè)的區(qū)域）(d)1 18、舍齊公式（或稱謝才公式） V c RJ ，曼寧公式 c 1 R6 n19、謝才公式與魏斯巴赫達西公式是一致的。魏斯巴赫達西公式適用于層流、紊流、明渠、管流，是一個通用公式。但謝才公式計算謝才系數(shù)時，因為 引用糙率 n 資料（見表 4-2）多為紊流的水力粗糙區(qū)條件，因此，這限制了謝才公式只適用于明渠或管道的紊流的水力粗糙區(qū)（即阻力平方區(qū)） 。20、局部水頭損失計算的統(tǒng)一公式 hj V 2 j 2g第五章1、有壓管流：液體質(zhì)點完全充滿輸水管道，沒有自由水面存在。2、短管：流速水頭、局部水頭損失、沿程水頭損失都

16、要考慮的管路。3、長管：流速水頭、局部水頭損失可以忽略不計的管路。4、長管分為四種：簡單管：直徑和流量沿程不變，且無分支的管路。串聯(lián)管：由直徑不同的簡單管路串聯(lián)而成的管路。并聯(lián)管：由簡單管路并聯(lián)而成的管路。管網(wǎng)：由許多管路組成的復(fù)雜管路。管網(wǎng)分為樹狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)5、計算長管沿程水頭損失常用的經(jīng)驗公式： h f 8 2 l 5 lQ 2 alQ 2 SQ 2 g 2 d56、串聯(lián)管路水力計算公式：hfailiQi2 ；并聯(lián)管路水力計算公式： a1l1Q12 a2l 2Q22 anl nQn2 。第六章1、明渠：人工渠道、天然河道、未充滿水流的管道統(tǒng)稱為明渠。2、明渠流：在明渠中流動，具有顯露在

17、大氣中的自由表面，水面上各點的壓強 都等于大氣壓強。3、明渠的底坡（或比降） i z1 z2L4、棱柱形明渠：橫斷面形狀、尺寸以及底坡都沿程不變的明渠。 非棱柱形明渠：橫斷面形狀、尺寸、底坡只要有一個沿程變化的明渠。5、明渠均勻流的特性：（1）水深、流速、斷面的流速分布均沿程不變；（2）總水頭線、水面、底坡三者平行。即 J J p i6、明渠均勻流產(chǎn)生的條件： （1）水流為恒定流；（2）流量沿程不變；（3）長而直的棱柱形順坡明渠； （4）明渠糙率沿程不變； （5）明渠中無閘、壩或跌水建筑物的局部干擾。7、明渠均勻流計算的基本公式：舍齊公式（謝才公式）V c Ri8、正常水深：明渠中水流為均勻流

18、時的水深 h0 。9、當明渠中通過的流量 Q一定時，隨著明渠底坡的增大， h0 減小。10、水力最佳斷面：從經(jīng)濟的角度，在選定的橫斷面形狀下，明渠通過已知的 設(shè)計流量時，過水面積最小的斷面?；蜻^水面積一定，能通過最大流量的斷面。11、對梯形或矩形斷面的明渠，水力最佳斷面應(yīng)滿足b 2（ 1 m2 m） 。h12、根據(jù)明渠水流斷面平均流速 V 與微波波速 C 相對大小的不同， 可將明渠水流 區(qū)分為三種流態(tài)：緩流 V Vw；急流V Vw ；臨界流 V Vw。13、弗汝德數(shù) Fr 反映的物理意義：過水斷面單位重量的液體的平均動能與平均 勢能的比值大小。 Fr 越大，則意味著水流的平均動能較大。14、斷面比能 Es ：基準面選在渠底時，明渠斷面水流總能量稱之。15、比能曲線的特點：（1）兩條漸近線。（2）最小比能水深為臨界水深。 （3）上半支對應(yīng)緩流，下半 支對應(yīng)急流。16、臨界水深 hc ：明渠水流為臨界流時的水深17、在明渠斷面形狀、尺寸一定的情況下，臨界水深hk 只與明渠中通過的流量大小有關(guān)。18、臨界底坡 ic ：明渠水流為均勻流的條件下，當渠道中的流量 Q一定時， h0隨Q AcCc Rci cA3c Q2Bcg底坡 i 增大而較小。 當渠中的水深 h0恰好為 hc ，此時，明渠的底坡稱為臨界