水力學計算公式

1、水力學重點及難點水力學重點及難點 1.液體的主要物理性質粘滯性 粘滯性是液體在流動中產生能量損失的根本原因。 粘滯性是理想液體和實際液體的主要區(qū)別。 牛頓內摩擦定律 -描述液體內部的粘滯力規(guī)律 牛頓內摩擦定律適用范圍： 1)牛頓流體， 2)層流運動 dyduChapter 1水力學重點及難點水力學重點及難點2. 液體的主要物理性質可壓縮性：在研究水擊時需要考慮。3. 作用在液體上的兩類作用力表面力和質量力Chapter 14、液體的邊界條件Chapter 2水靜力學包括靜水壓強和靜水總壓力兩部分內容。通過靜水壓強和靜水總壓力的計算，我們可以求作用在建筑物上的靜水荷載。 水力學重點及難點水力學重

2、點及難點靜水壓強：掌握靜水壓強特性,等壓面,水頭的概念，以及靜水壓強的計算和不同表示方法。 v 重力作用下靜水壓強的基本公式 p=p0+h Cpz 其中 ： z位置水頭， p /壓強水頭（z + p /測壓管水頭“水頭”:表示單位重量液體含有的能量。 2211pzpz 1201z1p2z2p水力學重點及難點水力學重點及難點壓強的三種表示方法：絕對壓強p，相對壓強p， 真空度pv,要掌握絕對壓強、相對壓強和真空度三者的概念和它們之間的轉換關系。 1pa(工程大氣壓) =98000N/ m2 =98KN/m2 水力學重點及難點水力學重點及難點v 靜水總壓力的計算 靜水總壓力求解包括求力的大小、方向

3、和作用點，受壓面可以分為平面和曲面兩類。根據(jù)平面的形狀：對規(guī)則的矩形平面可采用圖解法，任意形狀的平面都可以用解析法進行計算。在計算曲面靜水總壓力時，要注意壓力體的繪制。 (a)三角形壓強分布圖(b)梯形壓強分布圖靜水總壓力大小和方向矩形平面單位寬度受的靜水總壓力是壓強分布圖的面積矩形所受總壓力bP方向：垂直指向受壓面解析法求作用于任意平面上的靜水總壓力Appc靜水總壓力的作用點一般在受壓面形 心以下壓力體的構成水力學重點及難點水力學重點及難點v 三大方程連續(xù)方程 v1A1= v 2A2能量方程 能量方程應用條件：恒定流，只有重力作用，不可壓縮、漸變流斷面，無流量和能量的出入 v 液體運動的基本

4、概念流動的分類、斷面平均流速及流線、跡線概念 Chapter 3whgvpzgvpz222222221111水力學重點及難點水力學重點及難點 能量方程應用注意事項:選擇統(tǒng)一基準面便于計算、選計算斷面、選典型點計算測壓管水（壓強計算采用統(tǒng)一標準） 孔口恒定出流 、 畢托管、文丘里流量計 、管嘴出流能量方程應用：能量方程圖示掌握總頭線、測壓管水頭線、水力坡掌握總頭線、測壓管水頭線、水力坡度的概念及水頭線的繪制。度的概念及水頭線的繪制。vo11gv2200v0gv2222gvhHw220v總水頭線測壓管水頭線HxxxFvvQ)(1122yyyFvvQ)(1122zzzFvvQ)(1122v恒定總流動

5、量方程 水力學重點及難點水力學重點及難點 a)動量方程是矢量方程，要建立坐標系。（所建坐標系應使投影分量越多等于0為好，這樣可以簡化計算過程。）b)流速和力矢量的投影帶正負號。（當投影分量與坐標方向一致為正，反之為負）c)等號左邊為流出動量減去流入動量。 水力學重點及難點水力學重點及難點v 液體的兩種流態(tài)和判別 雷諾實驗 層流 液體質點互相不混摻的層 狀流動。 紊流 存在渦體質點互相混摻的 流動。v 流態(tài)的判別：雷諾數(shù)ReReRek 層流 ；ReRek 紊流雷諾數(shù)是重要的無量綱數(shù)，它的物理意義表示慣性力與粘滯力的比值。 Chapter 4v水頭損失（沿程水頭損失和局部水頭損失）理想液體只有能量

6、轉換，而沒有能量損失產生水頭損失的兩個條件1.液體具有粘滯性(內因)2.固體邊界的影響，液體質點間產生相對運動(外因)AR 水力學重點及難點水力學重點及難點v 的變化規(guī)律 尼古拉茲實驗 （人工粗糙管） 水力學重點及難點水力學重點及難點v 幾個重要公式 達西公式謝才公式 曼寧公式 gvRlhf242gvdlhf22RJCv 611RnC 水力學重點及難點水力學重點及難點v 簡單管道水力計算短管水力計算自由出流 淹沒出流長管水力計算方法 v 水擊現(xiàn)象和水擊分類 JKQ Chapter 5v管道分類gHAQc2gzAQc2v復雜管道水力計算 （并聯(lián)）水力學重點及難點水力學重點及難點v 明渠均勻流特征

7、：（1）水深，底坡沿程不變及過水斷面形狀尺寸不變（2）斷面平均流速沿程不變（3）三線平行J = Jz= i v 均勻流形成條件： 恒定流，長直棱柱體渠道，正坡渠道，糙率沿程不變 Chapter 6、7v 水力最佳斷面水力學重點及難點水力學重點及難點v 明渠均勻流公公式v 明渠均勻流水力計算類型：（1）求流量Q （2）求渠道糙率n （3）求渠道底坡： （4）設計渠道斷面尺寸 RiACQiKQ RACKlzzi21水力學重點及難點水力學重點及難點v 明渠水流流態(tài)的判別： 判別指標VwFrhk，ik （均勻流）緩流V hki ik 急流V VwFr 1h ik 臨界流 V = VwFr = 1h=h

8、ki = ik 水力學重點及難點水力學重點及難點v 佛勞德數(shù)Fr： 佛勞德數(shù)Fr是水力學中重要的無量綱數(shù)，它表示慣性力與重力的對比關系18. 斷面比能Es和比能曲線： hgvFr gvhEs22比能及比能曲線222gAQhEs)(hfEsKsEhminsEKh45緩流急流水力學重點及難點水力學重點及難點v 臨界水深和臨界底坡 矩形斷面v 水躍：由急流向緩流過渡產生的水力突變現(xiàn)象。（從小于臨界水深到大于臨界水深）水平矩形斷面明渠水躍：（1）水躍方程： J（h1）=J（h2） KKBAgQ3232gqhK（2）共軛水深公式：181231212ghqhh水力學重點及難點水力學重點及難點v水面線變化規(guī)

9、律2條水深線把5種底坡上的流動空間劃分為12個流區(qū)，每個流區(qū)有一條水面曲線。 壅水曲線 （水深沿流程增加）； 降水曲線（水深沿流程減?。?v 水躍函數(shù)曲線五種底坡十二條水面曲線 Kii 1Kii 2KK1N1N2N2N01h02h1b1h12ii 水力學重點及難點水力學重點及難點v 堰流基本公式 v 堰流分類：薄壁堰、實用堰、寬頂堰 v 閘孔出流基本公式 v堰閘出流的特點Chapter 8、92302 HgmbQ 02gHbeQv常用消能方式：底流消能、條流消能和面流消能 v水流銜接形式 當hthc 遠驅水躍 當ht= hc 臨界水躍當ht hc 淹沒水躍水力學重點及難點水力學重點及難點 v底流消能降低護坦消力池設計 (1)消力池深d (2)消力池長度的計算 (由于消力池末端池壁的作用,消力池中水躍長度比自由水躍Lj短) Lk=(0.70.8)Lj 水力學重點及難點水力學重點及難點v 滲流及滲流模型（1）滲流模型概念：忽略全部土壤顆粒的體積（或存在），認為地下水的流動是連續(xù)地充滿整個滲流空間。（2）滲流模型的條件：與實際滲流保持相同的邊界條件、滲流流量和水頭損失。v 滲流基本定律：達西定律 = kJ 式中：J滲透坡降；k土壤的滲透系數(shù)，表示土壤滲透能力的大小適用范圍：恒定均勻層流滲流 Chapter 10水力學重點及