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(yùn)動(dòng)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(dòng)性、不能承受拉力、均質(zhì)液體。3、液體的粘滯性：在運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，液體的粘滯性才能表現(xiàn)出來。5、動(dòng)力粘滯系數(shù)和運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)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 。10、液體的壓縮性：液體受壓后，體積縮小，壓力撤出后，

2、體積恢復(fù)的性質(zhì)。11、連續(xù)介質(zhì)：在水力學(xué)中，認(rèn)為液體的物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)要素在時(shí)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(shí)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(shí)際液體和理想液體最主要的差別。14、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(qiáng)的特性：方向：垂直指向受壓面；大?。和稽c(diǎn)上各方向的靜水壓強(qiáng)的大小相等。4、平衡液體微分方程： 。該方程反映的

3、物理意義是：平衡的液體中，空間點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)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(qiáng)相等的點(diǎn)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(qiáng)基本公式： 或 8、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：在國際單位制中，把101.325 kN/m2稱為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。9、當(dāng)?shù)卮髿鈮海河捎诖髿鈮簭?qiáng)隨海拔高程變化，地球上不同地點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)值不同，此壓強(qiáng)稱為當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?10、工程大氣壓：利用當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)進(jìn)行水力計(jì)算很不方便，為此，在水力學(xué)中又提出了的概念，取1=98kN/m2。在水力計(jì)算中，均采用。11、絕對壓強(qiáng)：以絕對真空狀態(tài)作為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)。相對壓強(qiáng)：以當(dāng)?shù)?/p>

4、大氣壓作為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)。12、絕對壓強(qiáng)的計(jì)算公式：相對壓強(qiáng)的計(jì)算公式：13、當(dāng)液體內(nèi)某點(diǎn)的相對壓強(qiáng)小于零時(shí)，稱該點(diǎn)存在真空，其真空值為該點(diǎn)的相對壓強(qiáng)的負(fù)值。真空壓強(qiáng)的計(jì)算公式： 14、真空壓強(qiáng)（也稱為負(fù)壓）總是大于零的。15、壓強(qiáng)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。如，工程計(jì)算上，1=98kN/m2=736mmHg柱=10m水柱。（3）用大氣壓強(qiáng)的倍數(shù)表示。16、位置水頭：液體內(nèi)任意點(diǎn)至基準(zhǔn)面的高差。17、壓強(qiáng)水頭或單位壓能，也稱為測壓管高度。18、測壓管水頭 或單位勢能：測壓管內(nèi)的自由水面距離基準(zhǔn)面的高差。19、計(jì)算平面上的靜水總壓力的方法有兩種

5、：圖解法、分析法。20、圖解法計(jì)算平面上的靜水總壓力： P大?。?； P方向：方向垂直指向受壓面； 作用點(diǎn)： 當(dāng)壓強(qiáng)分布圖為矩形時(shí)，其形心點(diǎn)位于該矩形的高度處；當(dāng)壓強(qiáng)分布圖為三角形時(shí)，其形心點(diǎn)位于距離三角形的底邊處；當(dāng)壓強(qiáng)分布圖為梯形時(shí)，其形心點(diǎn)位于距離梯形的底邊距離為。21、分析法計(jì)算平面上的靜水總壓力：大?。?方向：垂直指向受壓面。作用點(diǎn)D的位置（、）：，22、作用在曲面上的靜水總壓力兩個(gè)分力：，。的方向取決于壓力體的虛實(shí)。對實(shí)壓力體，方向向下；對虛壓力體，方向向上。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(qiáng)分布圖的方法。24、繪制壓力體時(shí)，要把握壓力體由三個(gè)部分組圍成：曲

6、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1、研究液體運(yùn)動(dòng)的兩種方法：拉格朗日法、歐拉法。2、拉格朗日法：把液體運(yùn)動(dòng)看作是無數(shù)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的總和，通過研究單個(gè)液體質(zhì)點(diǎn)在不同空間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，從而獲得整個(gè)液體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種方法又稱為質(zhì)點(diǎn)系法。3、歐拉法：通過研究各個(gè)液體質(zhì)點(diǎn)通過固定空間的運(yùn)動(dòng)情況，從而獲得整個(gè)流場空間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。4、根據(jù)液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素是否隨時(shí)間變化來劃分恒定流與非恒定流。恒定流：流場中各空間點(diǎn)的所有運(yùn)動(dòng)要素均不隨時(shí)間變化的水流。即恒定流的運(yùn)動(dòng)要素僅隨空間位置變化，不隨時(shí)間變化。非恒定流：流場中空間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素隨時(shí)間變化的水流。即非恒定流的運(yùn)

7、動(dòng)要素是時(shí)間和空間的函數(shù)。5、跡線：單個(gè)液體質(zhì)點(diǎn)在空間的運(yùn)動(dòng)軌跡。流線：某一時(shí)刻在流場中繪制的一條曲線。曲線上各點(diǎn)切線的方向代表了同一時(shí)刻處于該點(diǎn)處的液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。6、流線的基本特性：同一時(shí)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(shí)間變化，且流線與跡線重合；對非恒定流，流線具有瞬時(shí)性，不同瞬時(shí)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(gè)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(gè)封閉的管狀曲面。8、微小流束（或稱元

8、流）：由流管包圍的一束微小液流。9、總流：任何一個(gè)實(shí)際的水流。 10、斷面平均流速：11、按運(yùn)動(dòng)要素與空間坐標(biāo)的關(guān)系，可把液流分為一元流、二元流和三元流。一元流：運(yùn)動(dòng)要素僅隨一個(gè)坐標(biāo)變化的液流。二元流：運(yùn)動(dòng)要素僅隨二個(gè)坐標(biāo)變化的液流。三元流：運(yùn)動(dòng)要素隨三個(gè)坐標(biāo)變化的液流。12、恒定元流連續(xù)性方程：恒定總流連續(xù)性方程：或13、理想液體恒定元流的能量方程： 實(shí)際液體恒定元流的能量方程： 實(shí)際液體恒定總流的能量方程 ： 14、根據(jù)流速的大小和方向是否隨坐標(biāo)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(biāo)位置變化的流動(dòng)。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(biāo)位

9、置變化的流動(dòng)。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(diǎn)的流速相同。 過水?dāng)嗝鏋槠矫妗＿^水?dāng)嗝嫫骄魉俸退钛爻滩蛔儭?同一過水?dāng)嗝嫔?，各點(diǎn)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；測壓管水頭線的測壓管坡度17、有能量輸入或輸出時(shí)的能量方程：18、比托管測量點(diǎn)流速的原理：元流能量方程。19、恒定總流動(dòng)量方程的三個(gè)投影方向上的標(biāo)量式：；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(jī)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

10、，使得液流流速的改變。3、沿程水頭損失：固體邊界壁的形狀、尺寸沿程不變時(shí)出現(xiàn)的水頭損失，或認(rèn)為均勻流和漸變流情況下的水頭損失。4、局部水頭損失：固體邊界壁的形狀、尺寸沿程變化時(shí)出現(xiàn)的水頭損失?；蛘J(rèn)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(shí)，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)：；明渠、天然河道雷諾數(shù)：7、水力半徑：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(dá)西公式 ，它是沿程水頭損失計(jì)算的通用公式。適用于層流與紊流，明渠流與管流。 10、圓管均勻?qū)恿?/p>

11、的沿程水頭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。 12、流速脈動(dòng)：在恒定流中任取一個(gè)空間點(diǎn)，在不同的時(shí)間會有不同的液體質(zhì)點(diǎn)以不同的流速通過該空間點(diǎn)，但在某一時(shí)刻，只有一個(gè)液體質(zhì)點(diǎn)通過該空間點(diǎn)，此液體質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度即為該空間點(diǎn)的瞬時(shí)流速。瞬時(shí)流速隨時(shí)間不斷變化的現(xiàn)象稱為流速脈動(dòng)。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

12、：絕對粗糙度：采用人工加糙時(shí)，均勻沙粒的直徑d即為。當(dāng)量粗糙度：對實(shí)際工程管道（即自然加糙），通過沿程阻力系數(shù)試驗(yàn)，結(jié)合公式計(jì)算出的圓管的粗糙度。相對粗糙度：（或）。15、紊流的三個(gè)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(yàn)?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(yàn)結(jié)論：得出了沿程阻力系數(shù)的五個(gè)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< 2000區(qū)第一過渡區(qū)層流到紊流（直線與直線間區(qū)域）2000< Re< 4000

13、區(qū)紊流區(qū)水力光滑區(qū)（直線）Re>4000區(qū)第二過渡區(qū)（直線與直線間區(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）18、舍齊公式（或稱謝才公式），曼寧公式19、謝才公式與魏斯巴赫達(dá)西公式是一致的。魏斯巴赫達(dá)西公式適用于層流、紊流、明渠、管流，是一個(gè)通用公式。但謝才公式計(jì)算謝才系數(shù)時(shí)，因?yàn)橐貌诼寿Y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(jì)算的統(tǒng)一公式第五章1、有壓管流：液體質(zhì)點(diǎn)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、沿程水頭損失都要考慮的管路。3、長管：流速水

14、頭、局部水頭損失可以忽略不計(jì)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(jì)算長管沿程水頭損失常用的經(jīng)驗(yàn)公式：6、串聯(lián)管路水力計(jì)算公式：；并聯(lián)管路水力計(jì)算公式： 。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(dòng)，具有顯露在大氣中的自由表面，水面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)都等于大氣壓強(qiáng)。3、明渠的底坡（或比降）4、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

15、要有一個(gè)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6、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(jì)算的基本公式：舍齊公式（謝才公式）8、正常水深：明渠中水流為均勻流時(shí)的水深。9、當(dāng)明渠中通過的流量一定時(shí)，隨著明渠底坡的增大，減小。10、水力最佳斷面：從經(jīng)濟(jì)的角度，在選定的橫斷面形狀下，明渠通過已知的設(shè)計(jì)流量時(shí)，過水面積最小的斷面。或過水面積一定，能通過最大流量的斷面。11、對梯形或矩形斷

16、面的明渠，水力最佳斷面應(yīng)滿足。12、根據(jù)明渠水流斷面平均流速與微波波速相對大小的不同，可將明渠水流區(qū)分為三種流態(tài)：緩流；急流；臨界流。13、弗汝德數(shù)反映的物理意義：過水?dāng)嗝鎲挝恢亓康囊后w的平均動(dòng)能與平均勢能的比值大小。越大，則意味著水流的平均動(dòng)能較大。14、斷面比能：基準(zhǔn)面選在渠底時(shí)，明渠斷面水流總能量稱之。15、比能曲線的特點(diǎn)：（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：明渠水流為臨界流時(shí)的水深。17、在明渠斷面形狀、尺寸一定的情況下，臨界水深只與明渠中通過的流量大小有關(guān)。18、臨界底坡：明渠水流為均勻流的條件下，當(dāng)渠道中的流量一定時(shí)，隨底坡增大而較小。當(dāng)渠中的水深恰好為，此時(shí)，明渠的底坡稱為臨界底坡。19、臨界底坡應(yīng)同時(shí)滿足明渠均勻流方程和臨界流方程，即 20、對于給定的明渠（斷面形狀和尺寸、糙率、底坡一定），當(dāng)明渠中通過流量增大時(shí)，將減小。21、水躍現(xiàn)象：水面線突然上升。水深從小于臨界水深變?yōu)榇笥谂R界水深。水躍出現(xiàn)的場合：明渠的底坡由陡坡變?yōu)榫徠聲r(shí)（或水流由急流過渡為緩流）發(fā)生。22、水跌現(xiàn)象：水面線急劇下降，水深從大于臨界水深變?yōu)樾∮谂R界水深。水跌出現(xiàn)的場合：明渠中有跌坎或明渠的底坡由緩坡變?yōu)槎钙聲r(shí)（或明渠水流由緩流過渡到急流時(shí)）發(fā)生。23、要掌握水面曲線定性分析的方法。24、堰流：受到堰坎