水力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展概況ppt課件

1、 第一章 緒 論1-1 水力學(xué)的義務(wù)及其開(kāi)展概略1-2 液體的主要物理性質(zhì)及作用于液體上的力1-3 液體的根本特征和延續(xù)介質(zhì)的概念1-4 水力學(xué)的研討方法 前往目錄一、水力學(xué)的義務(wù):1、研討液體主要是水的平衡。2、液體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其實(shí)踐運(yùn)用。1-1 水力學(xué)的義務(wù)及其開(kāi)展概略水力學(xué)：是一門(mén)技術(shù)根底學(xué)科，它是力學(xué)的一個(gè)分支。水力學(xué)所研討的根本規(guī)律:兩大主要組成部分，水靜 力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)。1.水靜力學(xué)：關(guān)于液體平衡的規(guī)律，它研討液體處于 靜止或相對(duì)平衡狀 態(tài)時(shí)，作用于液體上的各種力之間的關(guān)系。2.水動(dòng)力學(xué)：關(guān)于液體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，它研討液體在運(yùn)動(dòng)形狀時(shí)，作用于液體上的力與運(yùn)動(dòng)要素之間的關(guān)系，以及液體

2、的運(yùn)動(dòng)特性與能量轉(zhuǎn)換等等。液體及不可緊縮氣體，主要是水。研討對(duì)象：1.都江堰 位于都江堰城西岷江中上游,從成都往西北約57公里。都江堰是中國(guó)古代著名的一項(xiàng)水利工程，距今已有2200多年的歷史。都江堰渠首樞紐主要由魚(yú)嘴、飛沙堰、寶瓶口三大主體工程構(gòu)成。三者有機(jī)配合，相互制約,協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，引水灌田，分洪減災(zāi)，具有“分四六，平潦旱的神奇效果，使中外專(zhuān)家、學(xué)者、和游人無(wú)不為之傾倒。渠首三大主體工程建筑在岷江出山口處。 都江堰是由渠首樞紐、灌區(qū)各級(jí)引水渠道，各類(lèi)工程建筑物和大中小型水庫(kù)和塘堰等所構(gòu)成的一個(gè)龐大的工程系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著四川盆地中西部地域7市地36縣市、區(qū)1003萬(wàn)余畝農(nóng)田的灌溉、成都市50多家重點(diǎn)

3、企業(yè)和城市生活供水，以及防洪、發(fā)電、漂水、水產(chǎn)、養(yǎng)殖、林果、旅游、環(huán)保等多工程標(biāo)綜合效力，是四川省國(guó)民經(jīng)濟(jì)開(kāi)展不可替代的水利根底設(shè)備，其灌區(qū)規(guī)模居全國(guó)之冠。二、水力學(xué)開(kāi)展簡(jiǎn)史2.長(zhǎng)江三峽 整個(gè)工程包括一座混凝重力式大壩，泄水閘，一座堤后式水電站，一座永久性通航船閘和一架升船機(jī)。三峽工程建筑由大壩、水電站廠房和通航建筑物三大部分組成。大壩壩頂總長(zhǎng)3035米，壩高185米，水電站左岸設(shè)14臺(tái)，左岸12臺(tái)，共表機(jī)26臺(tái)，前排容量為70萬(wàn)千瓦的小輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為1820千瓦時(shí)，年發(fā)電量847億千瓦時(shí)。通航建筑物位于左岸，永久通航建筑物為雙線五包延續(xù)級(jí)船閘及早線一級(jí)垂直升船機(jī)。三峽工程正常蓄水位

4、175m，汛期防洪限制水位145m，枯季消落最低水位155m，相應(yīng)的總庫(kù)容、防洪庫(kù)容和興利庫(kù)容分別為393億m3、221.5億m3和165億m3。 三峽工程全稱(chēng)為長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程 ,位于湖北省宜昌市上游.一、液體的質(zhì)量與密度慣性力：當(dāng)液體受外力作用使運(yùn)動(dòng)形狀發(fā)生改動(dòng)，由于液體的慣性引起對(duì)外界抵抗的反作用力。單位： 量綱： 1-2 液體的主要物理性質(zhì)及作用于液體上的力一個(gè)規(guī)范大氣壓下，溫度為 。蒸餾水密度為 。密度：是指單位體積液體所含有的質(zhì)量。國(guó)際單位：量綱： 二、萬(wàn)有引力特性，重力與容重萬(wàn)有引力：是指任何物體之間相互具有吸引力的性質(zhì)，其吸引力稱(chēng)為萬(wàn)有引力。重力：地球?qū)ξ矬w的引力稱(chēng)為重力，

5、或稱(chēng)為分量。大小為： ， ：重力加速度。液體的容重：以 表示，是指單位體積液體所具有的分量。對(duì)某一分量為 ，體積為的均質(zhì)液體，其容重為 那么國(guó)際單位： 容重的量綱：三、粘滯性與粘滯系數(shù)1.粘滯性及粘滯力： 當(dāng)液體處在運(yùn)動(dòng)形狀時(shí)，假設(shè)液體質(zhì)點(diǎn)之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么質(zhì)點(diǎn)間要產(chǎn)生內(nèi)摩擦力抵抗其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種性質(zhì)稱(chēng)為液體的粘滯性，此內(nèi)摩擦力又稱(chēng)為粘滯力。 動(dòng)力粘滯系數(shù)，隨液體種類(lèi)不同而異的比例系數(shù)。國(guó)際 單位 ： 牛頓秒米2科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：2.牛頓內(nèi)摩擦定律：牛頓內(nèi)摩擦定律：作層流運(yùn)動(dòng)的液體，相互臨近層間單位面積上所作用的內(nèi)摩擦力或粘滯力，與流速梯度成正比，同時(shí)與液體的性質(zhì)有關(guān)。流速梯度。剪切變形速度

6、 。為運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，國(guó)際單位：米2秒 。牛頓內(nèi)摩擦定律適用條件：只能適用于牛頓流體。四、緊縮性及緊縮系數(shù)緊縮性：液體受壓后體積要減少，壓力撤除后也能恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱(chēng)為液體的緊縮性或彈性。用體積緊縮率 或體積模量k來(lái)描畫(huà)液體的壓縮性。為體積緊縮系數(shù)，單位為米2牛頓m2/N。K單位：牛頓米2N/m2。 K值越大，表示液體愈不容易緊縮。 對(duì)普通水利工程來(lái)說(shuō)，以為水不可緊縮是足夠準(zhǔn)確的。但對(duì)個(gè)別特殊情況，必需思索水受壓后的彈力作用。 外表張力系數(shù) 是指在自在面單位長(zhǎng)度上所受拉力的數(shù)值。五、外表張力及外表張力系數(shù)外表張力：自在外表上液體分子由一受兩側(cè)分子引力不平衡，使自在面上液體分子受有極其微小的拉

7、力 。外表張力僅在自在外表存在，液體內(nèi)部并不存在。大?。河猛獗韽埩ο禂?shù) 來(lái)度量。單位：牛頓米N/m。毛細(xì)管景象外表張力表示圖作用于液體的外表，并與受作用的外表面 積成比例的力。例如摩擦力、水壓力。六、 作用于液體上的力按物理性質(zhì)：重力、慣性力、彈性力、摩擦力、外表張力。按作用方式不同可分： 外表力和質(zhì)量力。1、外表力外表力：2、質(zhì)量力質(zhì)量力： 是指經(jīng)過(guò)所研討液體的每一部分質(zhì)量而作用于液體的、其大小與液體的質(zhì)量成比例的力。如重力、慣性力。質(zhì)量力具有和加速度一樣的量綱L/T2。1-3 液體的根本特征和延續(xù)介質(zhì)的概念一、液體的根本特征自然界的物質(zhì)存在方式：固體、液體和氣體，其中液體和氣體統(tǒng)稱(chēng)流體。1

8、固體和流體的主要區(qū)別在于變形性2液體和固體的主要區(qū)別在于緊縮性1-3 液體的根本特征和延續(xù)介質(zhì)的概念二、延續(xù)介質(zhì)的概念概念的提出：類(lèi)比于空氣分子。延續(xù)介質(zhì)的概念：即假設(shè)液體是一種延續(xù)充溢其所占據(jù)空間毫無(wú)空隙的延續(xù)體。特點(diǎn)：液流中的一切物理量都可以視為空間坐標(biāo)和時(shí)間的延續(xù)函數(shù)，因此可采用延續(xù)函數(shù)的分析方法。 長(zhǎng)期的消費(fèi)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：利用延續(xù)介質(zhì)假定所得出的有關(guān)液體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的根本實(shí)際與客觀實(shí)踐是非常符合的。三、理想液體的概念在水力學(xué)中液體分為理想液體和實(shí)踐液體。理想液體：就是把水看作絕對(duì)不可緊縮、不能膨脹、沒(méi)有粘滯性、沒(méi)有外表張力的延續(xù)介質(zhì)。有沒(méi)有思索粘滯性：是理想液體和實(shí)踐液體的最主要差別。

9、理想液體在水動(dòng)力學(xué)中才有意義，在水靜力學(xué)中理想液體和實(shí)踐液體是一樣的1-4 水力學(xué)的研討方法一、科學(xué)實(shí)驗(yàn)二、實(shí)際分析三、數(shù)值模擬一、科學(xué)實(shí)驗(yàn)1、原型觀測(cè)2、模型實(shí)驗(yàn)3、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)1、原型觀測(cè) 在野外或水工建筑物現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)水流運(yùn)動(dòng)進(jìn)展觀測(cè)，搜集第一性資料，為檢驗(yàn)實(shí)際分析成果或總結(jié)某些根本規(guī)律提供根據(jù)。2、 模型實(shí)驗(yàn) 當(dāng)實(shí)踐水流運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，而實(shí)際分析困難，無(wú)法處理時(shí)采用。 指在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，以水力類(lèi)似實(shí)際為指點(diǎn)，把實(shí)踐工程減少為模型，在模型上預(yù)演相應(yīng)的水流運(yùn)動(dòng)，得出模型水流的規(guī)律性，再把模型實(shí)驗(yàn)成果按照類(lèi)似關(guān)系換算為原型的成果以滿足工程設(shè)計(jì)的需求。3、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，小規(guī)模的呵斥某種水流運(yùn)動(dòng)，用以進(jìn)展系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，從中找到規(guī)律。數(shù)理知識(shí) 數(shù)據(jù)處置方法 量綱分析方法二、實(shí)際分析經(jīng)典力學(xué)的根本原理：牛頓的三大定律