水力學(xué)高起本用課件

1、水力學(xué)（高起本用）期末課程答疑主講老師：王素芬2006/3水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 液體的主要物理性質(zhì)粘滯性 粘滯性是液體在流動(dòng)中產(chǎn)生能量損失的根本原因。 粘滯性是理想液體和實(shí)際液體的主要區(qū)別。 牛頓內(nèi)摩擦定律 -描述液體內(nèi)部的粘滯力規(guī)律 牛頓內(nèi)摩擦定律適用范圍： 1)牛頓流體， 2)層流運(yùn)動(dòng) Chapter 1水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)液體的主要物理性質(zhì)可壓縮性：在研究水擊時(shí)需要考慮。作用在液體上的兩類(lèi)作用力表面力和質(zhì)量力Chapter 14、液體的邊界條件Chapter 2水靜力學(xué)包括靜水壓強(qiáng)和靜水總壓力兩部分內(nèi)容。通過(guò)靜水壓強(qiáng)和靜水總壓力的計(jì)算，我們可以求作用在建筑物上的靜水荷載。 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)靜水壓

2、強(qiáng)：掌握靜水壓強(qiáng)特性,等壓面,水頭的概念，以及靜水壓強(qiáng)的計(jì)算和不同表示方法。 重力作用下靜水壓強(qiáng)的基本公式 p=p0+h 其中 ： z位置水頭， p /壓強(qiáng)水頭（z + p /測(cè)壓管水頭“水頭”:表示單位重量液體含有的能量。 120水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)壓強(qiáng)的三種表示方法：絕對(duì)壓強(qiáng)p，相對(duì)壓強(qiáng)p， 真空度pv,要掌握絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)和真空度三者的概念和它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 1pa(工程大氣壓) =98000N/ m2 =98KN/m2 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 靜水總壓力的計(jì)算 靜水總壓力求解包括求力的大小、方向和作用點(diǎn)，受壓面可以分為平面和曲面兩類(lèi)。根據(jù)平面的形狀：對(duì)規(guī)則的矩形平面可采用圖解法，任意形狀

3、的平面都可以用解析法進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算曲面靜水總壓力時(shí)，要注意壓力體的繪制。 (a)三角形壓強(qiáng)分布圖(b)梯形壓強(qiáng)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(qiáng)分布圖的面積矩形所受總壓力方向：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靜水總壓力的作用點(diǎn)一般在受壓面形 心以下壓力體的構(gòu)成水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)三大方程連續(xù)方程 v1A1= v 2A2能量方程能量方程應(yīng)用條件：恒定流，只有重力作用，不可壓縮、漸變流斷面，無(wú)流量和能量的出入 液體運(yùn)動(dòng)的基本概念流動(dòng)的分類(lèi)、斷面平均流速及流線、跡線概念 Chapter 3水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)能量方程應(yīng)用注意事項(xiàng):選擇統(tǒng)一基準(zhǔn)面便于計(jì)算、選計(jì)算

4、斷面、選典型點(diǎn)計(jì)算測(cè)壓管水（壓強(qiáng)計(jì)算采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)） 孔口恒定出流 、 畢托管、文丘里流量計(jì) 、管嘴出流能量方程應(yīng)用：能量方程圖示掌握總頭線、測(cè)壓管水頭線、水力坡度的概念及水頭線的繪制。vo11v022v總水頭線測(cè)壓管水頭線恒定總流動(dòng)量方程 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) a)動(dòng)量方程是矢量方程，要建立坐標(biāo)系。（所建坐標(biāo)系應(yīng)使投影分量越多等于0為好，這樣可以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。）b)流速和力矢量的投影帶正負(fù)號(hào)。（當(dāng)投影分量與坐標(biāo)方向一致為正，反之為負(fù)）c)等號(hào)左邊為流出動(dòng)量減去流入動(dòng)量。 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 液體的兩種流態(tài)和判別 雷諾實(shí)驗(yàn) 層流 液體質(zhì)點(diǎn)互相不混摻的層 狀流動(dòng)。 紊流 存在渦體質(zhì)點(diǎn)互相混摻的 流動(dòng)。流

5、態(tài)的判別：雷諾數(shù)ReReRek 層流 ；ReRek 紊流雷諾數(shù)是重要的無(wú)量綱數(shù)，它的物理意義表示慣性力與粘滯力的比值。 Chapter 4水頭損失（沿程水頭損失和局部水頭損失）理想液體只有能量轉(zhuǎn)換，而沒(méi)有能量損失產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)條件液體具有粘滯性(內(nèi)因)固體邊界的影響，液體質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(外因)水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)的變化規(guī)律 尼古拉茲實(shí)驗(yàn) （人工粗糙管） 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)幾個(gè)重要公式 達(dá)西公式謝才公式 曼寧公式 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算短管水力計(jì)算自由出流 淹沒(méi)出流長(zhǎng)管水力計(jì)算方法 水擊現(xiàn)象和水擊分類(lèi) Chapter 5管道分類(lèi)復(fù)雜管道水力計(jì)算 （并聯(lián)）水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)明渠均勻流特征

6、：（1）水深，底坡沿程不變及過(guò)水?dāng)嗝嫘螤畛叽绮蛔儯?）斷面平均流速沿程不變（3）三線平行J = Jz= i 均勻流形成條件： 恒定流，長(zhǎng)直棱柱體渠道，正坡渠道，糙率沿程不變 Chapter 6、7 水力最佳斷面水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)明渠均勻流公公式明渠均勻流水力計(jì)算類(lèi)型：（1）求流量Q （2）求渠道糙率n （3）求渠道底坡： （4）設(shè)計(jì)渠道斷面尺寸 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)明渠水流流態(tài)的判別： 判別指標(biāo)VwFrhk，ik （均勻流）緩流V hki ik 急流V VwFr 1h ik 臨界流V = VwFr = 1h=hki = ik 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)佛勞德數(shù)Fr： 佛勞德數(shù)Fr是水力學(xué)中重要的無(wú)量綱數(shù)，它表

7、示慣性力與重力的對(duì)比關(guān)系斷面比能Es和比能曲線： 比能及比能曲線緩流急流水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)臨界水深和臨界底坡 矩形斷面水躍：由急流向緩流過(guò)渡產(chǎn)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） （2）共軛水深公式：水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)水面線變化規(guī)律2條水深線把5種底坡上的流動(dòng)空間劃分為12個(gè)流區(qū)，每個(gè)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?。?水躍函數(shù)曲線五種底坡十二條水面曲線 1水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)堰流基本公式 堰流分類(lèi)：薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰 閘孔出流基本公式 堰閘出流的特點(diǎn)Chapter 8、9常用

8、消能方式：底流消能、條流消能和面流消能 水流銜接形式 當(dāng)hthc 遠(yuǎn)驅(qū)水躍 當(dāng)ht= hc 臨界水躍當(dāng)ht hc 淹沒(méi)水躍水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 底流消能降低護(hù)坦消力池設(shè)計(jì) (1)消力池深d (2)消力池長(zhǎng)度的計(jì)算 (由于消力池末端池壁的作用,消力池中水躍長(zhǎng)度比自由水躍Lj短) Lk=(0.70.8)Lj 水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)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(rèn)為地下水的流動(dòng)是連續(xù)地充滿(mǎn)整個(gè)滲流空間。（2）滲流模型的條件：與實(shí)際滲流保持相同的邊界條件、滲流流量和水頭損失。滲流基本定律：達(dá)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?qū)恿鳚B流 Chapter 10水力學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)恒定無(wú)壓