流體力學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

(2)粘性ΔTτ切向應(yīng)力A6=VAΔTτ切向應(yīng)力A6=VA緒論1液體和氣體統(tǒng)稱為流體，流體的基本特性是具有流動(dòng)性，只要剪應(yīng)力存在流動(dòng)就持續(xù)進(jìn)行，流體在靜止質(zhì)假設(shè)：把流體當(dāng)做是由密集質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的，內(nèi)部無空隙的連續(xù)體來研究。(1)表面力：通過直接接觸，作用于所取流體表面的力。PPp=ATATA周圍流體作用周圍流體作用A0p=limP法向應(yīng)力AA為A點(diǎn)壓應(yīng)力，即A點(diǎn)的壓強(qiáng)A為A點(diǎn)的剪應(yīng)力A0(2)質(zhì)量力：作用在所取流體體積內(nèi)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的力，力的大小與流體的質(zhì)量成比例。(常見的質(zhì)量力：重力、慣性力、非慣性力、離心力)f=FBms2(1)慣性：物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。質(zhì)量越大，慣性越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰流層間所產(chǎn)生的切應(yīng)力與剪切變形的速率成正比。即T=T=A.以應(yīng)力表示T以應(yīng)力表示T=.du=.drhdydydydtτ—粘性切應(yīng)力，是單位面積上的內(nèi)摩擦力。由圖可知xzdy=dy=h——速度梯度，剪切應(yīng)變率(剪切變形速度)體越粘，流動(dòng)性越差。運(yùn)動(dòng)粘度v=單位：m2/s同加速度的單位p1)氣體的粘度不受壓強(qiáng)影響，液體的粘度受壓強(qiáng)影響也很小。2)液體T↑μ↓氣體T↑μ↑無黏性流體無粘性流體，是指無粘性即μ=0的液體。無粘性液體實(shí)際上是不存在的，它只是一種對物(3)壓縮性和膨脹性壓縮性：流體受壓，體積縮小，密度增大，除去外力后能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。膨脹性：流體受熱，體積膨脹，密度減小，溫度下降后能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。A液體的壓縮性和膨脹性的溫度下，壓強(qiáng)增加單位P，液體體積的K=K=dV/V=1.dVdPVdP體積彈性模量K是壓縮系數(shù)的倒數(shù)，用K表示，單位是“Pa”1dPdPKdVdp液體的熱膨脹系數(shù)：它表示在一定的壓強(qiáng)下，溫度增加1度，體積的相對增加率。aap單位為“1/K”或“1/℃”在一定壓強(qiáng)下，體積的變化速度與溫度成正比。水的壓縮系數(shù)和熱膨脹系數(shù)都很小。P增大水的壓縮系數(shù)K減小T升高水的膨脹系數(shù)增大B氣體的壓縮性和膨脹性氣體具有顯著的可壓縮性，一般情況下，常用氣體(如空氣、氮、氧、CO2等)的密度、壓強(qiáng)和溫度三者之間符合完全氣體狀態(tài)方程，即理想氣體狀態(tài)方程P——?dú)怏w的絕對壓強(qiáng)(Pa)；Pρ——?dú)怏w的密度(Kg/cm3)；適用范圍：當(dāng)氣體在很高的壓強(qiáng)，很低溫度下，或接近于液態(tài)時(shí)，其不再適用。1靜止流體具有的特性(1)應(yīng)力方向沿作用面的內(nèi)發(fā)現(xiàn)方向。(2)靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方位無關(guān)。歐拉1歐拉1?p)在靜止流體中，各點(diǎn)單位質(zhì)量流體所受表面力Z一=0–等壓面的性質(zhì)：平衡流體等壓面上任一點(diǎn)的質(zhì)量力恒正交于等壓面。與質(zhì)量力的合力正交的非水平面。PPPP1Z2Z13液體靜力學(xué)基本方程pp=p+pg(H一z)=p+pgh0pz+=CP—靜止液體內(nèi)部某點(diǎn)的壓強(qiáng)h—該點(diǎn)到液面的距離，稱淹沒深度Z—該點(diǎn)在坐標(biāo)平面以上的高度P0—液體表面壓強(qiáng)，對于液面通大氣的開口容器，視為(1)靜壓強(qiáng)的大小與液體的體積無關(guān)(2)兩點(diǎn)的的壓強(qiáng)差等于兩點(diǎn)之間單位面積垂直液柱的重量液體靜力學(xué)方程三大意義⑴.位置水頭z：任一點(diǎn)在基準(zhǔn)面以上的位置高度，表示單位重量流體從某一基準(zhǔn)面算起所⑵.壓強(qiáng)水頭：pg表示單位重量流體從壓強(qiáng)為大氣壓算起所具有的壓強(qiáng)勢能，簡稱比壓能或單位壓能或壓強(qiáng)水頭z。+p⑶.測壓管水頭(pg)：單位重量流體的比勢能，或單位勢能或測壓管水4壓強(qiáng)的度量真空：當(dāng)流體中某點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)小于大氣壓時(shí)，則該點(diǎn)為真空，其相對壓強(qiáng)必為負(fù)值。真相對壓強(qiáng)和絕對壓強(qiáng)的關(guān)系絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)、真空度之間的關(guān)系avaabsabsa(pp)absa壓強(qiáng)單位說明：計(jì)算時(shí)無特殊說明時(shí)液體均采用相對壓強(qiáng)計(jì)算，氣體一般選用絕對壓強(qiáng)。5測量壓強(qiáng)的儀器(金屬測壓表和液柱式測壓計(jì))。(1)金屬測壓計(jì)測量的是相對壓強(qiáng)(彈簧式壓力表、真空表)pahA點(diǎn)相對壓強(qiáng)U形管測壓計(jì)真空度p0A上式的圖形B水水銀B水水銀B水銀水p=-p=vM2211v傾斜微壓計(jì)12112 (A)壓差計(jì)A12323454123432546作用在平面上的靜水總壓力(1)壓強(qiáng)分布圖根據(jù)基本方程式：p=pgh繪制靜水壓強(qiáng)大?。?2)靜水壓強(qiáng)垂直于作用面且為壓應(yīng)力。解析法就是總壓力的作用點(diǎn)適用范圍：規(guī)則平面上的靜水總壓力及其作用點(diǎn)的求解。原理：靜水總壓力大小等于壓強(qiáng)分布圖的體積，其作用線通過壓作用線與受壓面的交點(diǎn)便是壓心P。總壓力=受壓平面形心點(diǎn)的壓強(qiáng)×受壓平面面積ccc合力矩定理：合力對任一軸的力矩等于各分力對同一軸力矩之和平行移軸定理I=I+y2Ay=y+ICxCCDCyAC解：h=1+2/2=2mcA=1.52=3m2P=9.80723=58.84KNyy=h=2m,I=bh3=1m4ccc127作用在曲面上的靜水壓力y7作用在曲面上的靜水壓力y=2+=2+=2.17mD236二向曲面——具有平行母線的柱面水平分力Px=pghc.Ax=pc.Ax作用在曲二向曲面——具有平行母線的柱面面上的水平分力等于受壓面形心處的相對壓強(qiáng)PC與其在垂鉛垂分力dP=pdAsinaz=pgV壓力體P合力的大小P=P+2合力的方向tan9=PzPPX=受壓平面形心點(diǎn)的壓強(qiáng)pc×受壓曲面在yoz軸上x的投影AZPZ=液體的容重γ×壓力體的體積V的交點(diǎn)即為總壓力的作用點(diǎn)壓力體BPz壓力體疊加——對于水平投影重疊的曲面，分開界定壓力體，然后相疊加，虛、實(shí)壓力體潛體——全部浸入液體中的物體稱為潛體，潛體表面是封閉曲曲。浮體——部分浸入液體中的物體稱為浮體?；A(chǔ)(1)流體質(zhì)點(diǎn)(particle)：體積很小的流體微團(tuán)，流體就是由這種流體微團(tuán)連續(xù)組成的。(2)空間點(diǎn):空間點(diǎn)僅僅是表示空間位置的幾何點(diǎn)，并非實(shí)際的流體微團(tuán)。流體質(zhì)點(diǎn)的速度隨時(shí)間的變化率。遷移加速度(位變加速度)：某一瞬時(shí)由于流體質(zhì)點(diǎn)所在的空間位置的變化而引起(5)恒定流與非恒定流：一時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，各空間點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)都不隨時(shí)間變化的流動(dòng)是恒定流。否則是非恒定流。(6)一元流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)參數(shù)只是一個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù)。二元流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)參數(shù)只是兩個(gè)空間坐標(biāo)和時(shí)間變量的函數(shù)。(7)流線：某時(shí)刻流動(dòng)方向的曲線，曲線上各質(zhì)點(diǎn)的速度矢量都與該曲線相切。流線性質(zhì)(1)流線上各點(diǎn)的切線方向所表示的是在同一時(shí)刻流場中這些點(diǎn)上的速度方向，因而流線形狀一般都隨時(shí)間而變。(2)流線一般不相交(特殊情況下亦相交：V=0、速度=)(3)流線不轉(zhuǎn)折，為光滑曲線。(8)跡線：流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。跡線與流線(1)恒定流中，流線與跡線幾何一致。(2)非恒定流中，二者一般重合，個(gè)別情況(V=C)二者仍可重合。(9)流管：某時(shí)刻，在流場內(nèi)任意做一封閉曲線，過曲線上各點(diǎn)做流線，所構(gòu)成的管狀流束：充滿流體的流管。(10)過流斷面：在流束上作出的與所有的流線正交的橫斷面。過流斷面有平面也有曲面。(11)元流：過流斷面無限小的流束，幾何特征與流線相同。(12)體積流量：單位時(shí)間通過流束某一過流斷面的流量以體積計(jì)量。(13)斷面平均流速：流經(jīng)有效截面的體積流量除以有效截面積而得到的商。(14)均勻流與非均勻流：流線是平行直線的流動(dòng)是均勻流，否則是非均勻流。均勻流的性質(zhì)1>流體的遷移加速度為零；2>流線是平行的直線；流斷面上流速分布沿程不變。4>動(dòng)壓強(qiáng)分布規(guī)律=靜壓強(qiáng)分布規(guī)律。(15)非均勻漸變流和急變流：非均勻流中，流線曲率很小，流線近似與平行之線的流動(dòng)是非均勻漸變流，否則是急變流。均勻流的各項(xiàng)性質(zhì)對漸變流均適用。v2歐拉法(Eulermethod)vtxdtx速度場速度場ydtyzdtz加速度axayaz?tx=?tx?tx=?tx x y y+u =?+(.)?t壓力場y?y?y?y?uy?y y+全加速度＝?u?u?uuzuz補(bǔ)充，水位H逐漸降低，管軸線上A質(zhì)點(diǎn)速度隨時(shí)間減小，當(dāng)?shù)丶铀俣葹樨?fù)值，同時(shí)管道收縮，指點(diǎn)速度隨遷移增大，遷移加速度為正值，。BA(2)若水箱有來水補(bǔ)充，水位H保持不變，A質(zhì)點(diǎn)出的BA3流量、斷面平均流速A4流體連續(xù)性方程=A=AA對恒定流??=0?(x)+?y)+?(z)=0對不縮,p=C?ux?x+y+z=0zW=x+y+2z。試分析該流動(dòng)是否存在。X=xX=x【解】p2故此流動(dòng)不連續(xù)。不滿足連續(xù)性方程的流動(dòng)是不存在的。=2+故此流動(dòng)不連續(xù)。不滿足連續(xù)性方程的流動(dòng)是不存在的。?v?w+=90?y?z5恒定總流連續(xù)性方程或物理意義：對于不可壓縮流體，斷面平均流速與過水?dāng)嗝婷娣e成反比，即流線密集適用范圍：固定邊界內(nèi)的不可壓縮流體，包括恒定流、非恒定流、理想流體、實(shí)際流體。6流體的運(yùn)動(dòng)微分方程無粘性流體運(yùn)動(dòng)微分方程1?pdup1?pdup?ydt1?pdup?zdt1?p?u?u?u?uX=x+u1?p?u?u?u?up?x?tx?xy?yz?z1?p?u?u?u?u或Y=y+uy+uy+uyp?x?tx?xy?yz?zZ=z+uz+uZ=z+uz+uz+uzp?x?tx?xy?yz?z粘性流體運(yùn)動(dòng)微分方程拉普拉斯算子7元流的伯努利方程伯努利方程pu2ppu2pu2z+1+1=z+2+2z++=c(1)適用條件①理想流體②恒定流動(dòng)③質(zhì)量力只受重力④不可壓流體⑤沿流線或微(2)此公式就是無粘性流體的伯努利方程各項(xiàng)意義(1)物理意義(2)幾何意義pv2：動(dòng)壓：單位體積氣體所具有的動(dòng)能2pv2：動(dòng)壓：單位體積氣體所具有的動(dòng)能2物理三項(xiàng)之和：單位重量流體的機(jī)械能守恒。幾何三項(xiàng)之和：總水頭相等，為水平線粘性流體元流的伯努利方程1y2g2y2gw1-2hdhdh公式說明：hdhdh不斷消耗，總水頭線因此沿程下降，固有H1＞H2i=w1-2=-=wLdLdL (2)上式即恒定流、不可壓縮實(shí)際液體動(dòng)能量方程，又稱實(shí)際液體元流1努利方粘性流體總流的伯努利方程(1)勢能積分：(1)勢能積分：z——比位能(位置水頭)(2)動(dòng)能積分：(2)動(dòng)能積分：——比勢能(測壓管水頭)2g2g2g2g2gA(3)損失積分：——比動(dòng)能(流速水頭)——平均比能損失(水頭損失),單位重流體克服氣流的伯努利方程12a2122wp：靜壓：單位體積氣體所具有的壓能2(p2(p-p)g：有效浮力a(z-z)：沿浮力方向升高的距離1(p-p)g(z-z)：位壓：單位體積氣體所具有的位能a21w1-2wQ動(dòng)能修正系數(shù)動(dòng)量修正系數(shù)ju3dA=av3Aj+Hm——單位重量流體通過流體機(jī)械獲得的機(jī)械能(水泵的揚(yáng)程)-Hm——單位重量流體給予流體機(jī)械的機(jī)械能(水輪機(jī)的作用水頭)沿程有匯流或分流的伯努利方程1pg2g2pg2gw1)21pg2g3pg2gw1)31pg2g2pg2gw1)21pg2g3pg2gw1)3F=pQF=pQ(bv_bv)x22x11xwwpfj2g212'c18水頭線：總流沿程能量變化的幾何表示。9總流的動(dòng)量方程xF=pQ(bv_bv)y22F=pQ(bv_bv)y22y11ydtdt2211F=pQ(bv_bv)z22z11z1基本概念(1)水頭損失：總流單位重量流體平均的機(jī)械能損失。(2)沿程水頭損失：有沿程阻力做功而引起的水頭損失h。f(3)局部水頭損失：有局部阻力引起的水頭損失h。j損失：h=xh+xh=h+h+h+h+h+hwfjfabfbcfcdjajbjcpp=xp+xpwfjjj1.沿程阻力——沿程損失(長度損失、摩擦損失)——達(dá)西公式fd2gλ——沿程摩阻系數(shù)(沿程阻力系數(shù))v——斷面平均流速2.局部阻力——局部損失d——管徑g——重力加速度ζ——局部阻力系數(shù)v——ζ對應(yīng)的斷面平均速度(3)層流：流體質(zhì)點(diǎn)作規(guī)則運(yùn)動(dòng)，各層質(zhì)點(diǎn)間相互不摻混。紊流：流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡極不規(guī)則，質(zhì)點(diǎn)間相互摻混。Rc=c上臨界流速下臨界流速vRc=c上臨界流速下臨界流速v14dld2gfd2gTrp2——由紊流轉(zhuǎn)化為層流時(shí)的流速稱為下臨界流速。c流層流c流流層流c流流c做為流態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界流速做為流態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界流速cccc(4)雷諾數(shù)諾數(shù)vpdvdvpdvdAAR=X諾數(shù)e流R—水力半徑A—過流斷面面積X—濕周，過流斷面上流體與固體接觸的周界(周長)數(shù)vR紊流(5)沿程水頭損失與剪應(yīng)力的關(guān)系圓管均勻流水頭損失與剪應(yīng)力的關(guān)系(均勻流動(dòng)方程式)TXlTlhR——水力半徑R=AJ——水力坡度J=fJ——水力坡度J=f適用條件：明渠均勻流，相同結(jié)果。注意(平均剪應(yīng)力)層流和紊流都適用。l圓管過流斷面上剪應(yīng)力分布圓管均勻流過流斷面上剪應(yīng)力r0000T0壁剪切速度入入800C(6C(6)流速分布入v*=v(沿程摩阻系數(shù)與壁面剪應(yīng)力的關(guān)系)8pgJrr過流斷面上流速分布解析式(拋物線方程)rmax4山0流量Q=judA=pgJ爪r4平均流速A8山0最大流速與平均流速的關(guān)系最大流速與平均流速的關(guān)系v=max2——管軸處的最大流速r0動(dòng)能修正系數(shù)ju3dAA沿程水頭損失的計(jì)算64lv264lv2fRd2gefd2g(通用公式)Re(7)紊流運(yùn)動(dòng)流體由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯膬蓚€(gè)必備條件：A流體中形成渦體B渦體脫離原流層進(jìn)入臨層(Re達(dá)到一定值)。1dy*pv*K*pv*K粘性底層粘性底層：圓管作紊流運(yùn)動(dòng)時(shí)，靠近管壁處存在著一薄層，該層內(nèi)流速梯度較大，粘性影響不可忽略，紊流附加切應(yīng)力可以忽略，速度近似呈線性分布，這一薄層就稱為粘性底層。粘性底層中，流速按線性分布，在壁面上流速粘性底層流速分布u=v粘性底層中，流速按線性分布，在壁面上流速vvvv紊流核心：粘性底層之外*的液流統(tǒng)稱為紊流核心。(8)紊流沿程水頭損失尼古拉磁實(shí)驗(yàn)1dd流速分布vv紊流流速分指數(shù)形式u=(y)nurmax0d紊流粗糙區(qū)u=5.75lgy+8.48vk*s (u管軸處的最大流量r圓管半徑nmax0指數(shù)，隨雷諾數(shù)的變化而變化)λ的半經(jīng)驗(yàn)公式光滑區(qū)沿程摩阻系數(shù)粗糙區(qū)沿程摩阻系數(shù)沿程摩阻系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式==v2l入Rv=CRJ=CRfl尼古拉茲光滑管公式尼古拉茲粗糙管公式曼寧公式nC2v斷面平均流速R水力半徑J水力坡度C謝才系數(shù) 非圓管沿程損失eR——水力半徑A——過流斷面面積適用范圍：長狹縫，狹環(huán)形不適用。層流不適用(9)局部水頭損失j2g突然擴(kuò)大管hzpzpav211-a2vj1pg2pg2g2g動(dòng)量方程xF=pQ(bv-bv)2211將上式的h中的a，b全部等于0則可得包達(dá)公式：jG=-G=(2-1)22AAAG=1.021淹沒出流A/A則0G=02突然縮小管A(10)邊界層概念1與繞流阻力A(10)邊界層概念1與繞流阻力邊界層：全部摩擦損失都發(fā)生在緊靠固體邊界的薄層內(nèi)，這一薄層就是邊界層。繞流阻力：流體作用于繞流物體上，平行于來流方向的力。雷諾數(shù)，并和物體的形狀、表面的粗糙情況，以及來流的紊動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)。D=D+DD=CpUAfpD2ud壓差阻力：物體繞流，除了沿物體表面的摩擦阻力耗能，還有尾流旋渦耗能，使得尾流區(qū)物體表面的壓強(qiáng)低于來流的壓強(qiáng)，而迎流面的壓強(qiáng)大于來流的壓強(qiáng)，這兩部分的壓強(qiáng)差，造成作用于物體上的壓差阻力。1孔口出流：容器壁上開孔，水經(jīng)孔口流出的水力現(xiàn)象?？卓诔隽髦挥芯植克^損失。小孔口出流H之10d大孔口出流H<10d自由出流：水由孔口流入大氣中。c0cAc0A：H作用水頭，若v則0，則H=H000G孔口的局部水頭損失系數(shù)0孔口的流速系數(shù)薄壁小孔口的各項(xiàng)系數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)c0孔口流量00注意：自由出流的水頭H使水面至孔口形心的深度，而1_2工作條件工作條件H孔口的變水頭出流(非恒定流)：孔口出流時(shí)，容器內(nèi)水位隨時(shí)間變化，導(dǎo)致孔口的流量隨V容器放空的體積2FH)2_2FH)2_12FH2Vt=t山A2gHQmax1Q流時(shí)的最大流量注：容器放空，放空時(shí)間是水位不下降時(shí)放空所需時(shí)間的兩倍2管嘴出流：在孔口處對接一個(gè)3—4倍孔徑長度的短管，水體通過短管并在出口斷面滿管H0作用水頭若V0=0，則H0=Hn流量系數(shù)Un=1.32U,可見在相同的作用水頭下，同收縮斷面的真空度圓柱形外管嘴的正常工作條件02②管度嘴長l=(3~4)d3有壓管流：流體沿管道滿管流動(dòng)的水力現(xiàn)象。2gH2gHd1_2"1"12gH040d_2d_2dd不計(jì)仍能滿足工程要求的管道。(全部作用水頭都消耗在沿程水頭損失)簡單管道：沿程直徑和流量都不變的管道。aC2(R1/6)2R1/3n串連管道：由直徑不同的管段順序連接起來的管道。串聯(lián)管道的水頭線是一條折線。H=xh=h+h+hfif1f2f3 (h=alQ2h=alQ2h=alQ2)f1111f2222f3333H=xalQ2=xSQ2Q=q+Qiiiiiiii+1并聯(lián)管道：在兩節(jié)點(diǎn)之間，并聯(lián)兩根以上管段的管道。H=h=h=h并f2f3f4(并聯(lián)管路)Q=Q+Q+Q并234f1f2f3f4(f總5管路)1并52233444有壓管道中的水擊水擊條件：管道內(nèi)水流速度突然變化。T水擊發(fā)生的內(nèi)在原因：水本身具有慣性和壓縮性.Tc0水擊波的傳播速度c=c0KdE6所需要的時(shí)間t所需要的時(shí)間t=4l稱為相或相長。水擊波傳播過呈iiii防止水擊危害的措施(1)限制流速(2)控制閥門關(guān)閉或開啟時(shí)間(3)縮短管道長度、采用彈性模量較小材質(zhì)的管道(4)設(shè)置安全閥，進(jìn)行水擊過載保護(hù)1明渠流動(dòng)：水流的部分周界與大氣接觸，具有自由表面的流動(dòng)。無壓流.1)明渠流有自由面,隨時(shí)空變化,呈現(xiàn)各種水面形態(tài)。而有壓管流無自由液面2)明渠底坡的改變對斷面的流速和水深有直接影響3)明渠局部的邊界的變化，會(huì)造成水深在很長的流程上發(fā)生變化2底坡：底線沿流程單位長度的降低值，用i表示。dl=dl===dlx=tgi>0正坡或順坡;渠底下降i=0平坡;渠底水平i<0負(fù)坡或逆坡;渠底上升i>0i=0i<03棱柱形渠道與非棱柱形渠道程不變的長直渠道。A=f(h)明渠均勻流：流線為平行直線的明渠水流。條件1)自由表面2)等深3)等速征：3).明確均勻流只可能發(fā)生在坡度、粗糙系數(shù)不變的順坡的棱柱形渠道中4).明渠均勻流具有渠道底坡線//水面線(測壓管水頭線)//總水頭線過流斷面的幾何要素B過流斷面的幾何要素Bhhα：αbbR——水力半徑R=A明渠均勻流基本公式明渠均勻流基本公式流速：v=CRJ=CRiQ=Av=ACRi=Ki1nC——謝才系數(shù)，按曼寧公式計(jì)算n粗糙系數(shù)，見表4-3。明渠均勻流水力計(jì)明渠均勻流水力計(jì)算K=AcRK——流量模數(shù)1)驗(yàn)算渠道的輸水能力Q=AC=3)設(shè)計(jì)渠道斷面(寬深比為2)水力最優(yōu)斷面和設(shè)計(jì)流速RiRi2)決定渠道底坡i=K2(1)水力最優(yōu)斷面：設(shè)計(jì)的過水?dāng)嗝嫘问侥苁骨劳ㄟ^的流量為最大。要在給定的過水?dāng)嗝娣e上使通過的流量為最大，過水?dāng)嗝娴臐裰芫捅仨殲樽钚?。最佳斷面形狀：半圓形工程中接近圓形斷面形狀的為梯形斷面––AQ=ACRi=R16ARi=α-充滿度水深為α-充滿度水深為h水深與直徑的比值α=h/dθ-充滿角充滿度與充滿的關(guān)系角得到水力最優(yōu)的梯形斷面的寬深比條件==21+m2得到水力最優(yōu)的梯形斷面的寬深比條件==21+m2mhh4hh無壓圓管：圓形斷面不滿管流的長管道。無壓圓管均勻流的特征其最大值過流斷面的幾何要素水力半徑：無壓圓管的水力計(jì)算水力半徑：無壓圓管的水力計(jì)算無壓圓管的水力計(jì)算，即已知d、α、i、n求Q管或下水道為避免沉積淤塞，要求有一定的“自清”速度，就必須要求有一定的坡度。輸水性能最優(yōu)充滿度水力最優(yōu)充滿度：無壓圓管，在漫流前(h＜d)，輸水能力達(dá)到最大值，相應(yīng)的充滿度。明渠流動(dòng)狀態(tài)明渠非均勻流的兩種流動(dòng)型態(tài)pJ≠r≠!p擾只能向下游傳播，不能向上游傳播，則為急流。臨界水深hc——對應(yīng)斷面單位能量最小的水深。hc的求解方法：對矩形斷面臨界底坡ic——正常水深恰好等于臨界水深時(shí)的渠底坡度。判別流動(dòng)型態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)rrccci<i；ccc=a水跌ccccccccc1堰流及其特性堰流：水經(jīng)過堰頂溢流的水力現(xiàn)象。堰的分類2寬頂堰溢流(1)當(dāng)時(shí)，堰頂水面只有一次跌落，堰坎末端偏上游處的水深為臨界(2當(dāng)時(shí)，堰頂水面出現(xiàn)兩次跌落，在最大跌落處形成收縮斷面，其水深為：hc≈(0.8~0.92)hc基本公式：堰上水頭收縮水深速流量其中直角進(jìn)口淹沒影響淹沒溢流的充分條件：堰上水流由急流變?yōu)榫徚餮蜎]系數(shù)隨淹沒程度hs/H0的增大而減小。側(cè)收縮的影響有側(cè)收縮非淹沒式寬頂堰3薄壁堰和實(shí)用堰溢流堰m0是計(jì)入行近流速水頭影響的流量系數(shù)，由試驗(yàn)測得，巴贊經(jīng)驗(yàn)公式：有側(cè)收縮、自由式、水舌下通風(fēng)的矩形正堰：巴贊修正公式：三角形薄壁堰三角堰的流量計(jì)算公式梯形堰的流量計(jì)算公式實(shí)用溢流堰主要用于蓄水或擋水，其剖面可設(shè)計(jì)成曲線型，折線型。計(jì)算式2>ε——為側(cè)收縮系數(shù)，初步估算時(shí)常取ε=0.85-0.95。(1)滲流——流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)。(2)多孔介質(zhì)——由固體骨架分隔成大量密集成群的微小空隙所構(gòu)成的物質(zhì)。(3)地下水流動(dòng)——水在土壤或巖石的空隙中流動(dòng),稱地下水流動(dòng)。2滲流模型滲流模型是滲流區(qū)域(流體和孔隙所占據(jù)的空間)的邊界條件保持不變,略去全部土顆粒,認(rèn)為滲流區(qū)連續(xù)充滿流體,而流量與實(shí)際滲流相同,壓強(qiáng)和滲流阻力也與實(shí)際滲流相同的替代流場.場滲流速度n——土壤孔隙率；滲流的分類不計(jì)流速水頭2滲流的阻力定律水頭損失水力坡度基本關(guān)系式達(dá)西定律k—滲透系數(shù)。表示土壤在透水方面的物理性質(zhì)對均質(zhì)土壤，均勻滲流，點(diǎn)流速(1)對于恒定、均勻流：(2)恒定漸變流一般式：滲流速度與水力坡度的一次方成正比，故地下水遵循層流運(yùn)動(dòng)。達(dá)西定律的適用范圍對于滲流運(yùn)動(dòng)，由實(shí)驗(yàn)知道，層流與紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)是：Recr=1~10達(dá)西定律一般認(rèn)為只