第一章 水力學(xué)緒論(課件)

第一章緒論第二章水靜力學(xué)第三章水流運(yùn)動(dòng)的基本原理第四章水流形態(tài)與水頭損失第五章有壓管道中的恒定流第六章明渠恒定均勻流第七章明渠恒定非均勻流第八章堰流和閘孔出流第九章水工建筑物下游水流銜接與消能目

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第一章緒論一、水力學(xué)的定義和研究對(duì)象水力學(xué)是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它是連接前期基礎(chǔ)課程和后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的橋梁。課程的學(xué)習(xí)將有利于力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固與提高，培養(yǎng)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

力學(xué)基礎(chǔ)課程水力學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程水利學(xué)科有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程第一節(jié)水力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)1.水力學(xué)的定義：

研究液體處于靜止和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的水力基本原理和計(jì)算方法，并探討運(yùn)用這些計(jì)算方法解決工程實(shí)際問(wèn)題的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。2.水力學(xué)的研究對(duì)象：研究以水為代表的，液體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在工程中的應(yīng)用。3、水力學(xué)的分類(lèi)

水力學(xué)所研究的基本規(guī)律：兩大主要組成部分，水靜力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)。

水靜力學(xué)：關(guān)于液體平衡的規(guī)律，它研究液體處于靜止（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。

水動(dòng)力學(xué)：關(guān)于液體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，它研究液體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，作用于液體上的力與運(yùn)動(dòng)要素之間的關(guān)系，以及液體的運(yùn)動(dòng)特性與能量轉(zhuǎn)換等等。二、水利工程中的水力學(xué)問(wèn)題和任務(wù)1、水流對(duì)建筑物的作用力問(wèn)題2、建筑物的過(guò)流能力問(wèn)題水工建筑物的過(guò)水能力問(wèn)題農(nóng)村小型自來(lái)水廠三峽大壩泄洪3、水能利用和能量損失問(wèn)題河渠水面曲線計(jì)算問(wèn)題4、河渠水面曲線計(jì)算問(wèn)題5、泄水建筑物下游水流的消能防沖問(wèn)題6、建筑物的泄流問(wèn)題第二節(jié)液體的基本特征和主要物理力學(xué)性質(zhì)一.液體的基本特性：

因此液體易流動(dòng)性、不易壓縮、均質(zhì)等向的特性使液體有許多與固體和氣體不同的運(yùn)動(dòng)特征。流動(dòng)性壓縮性各向同性連續(xù)性(一)慣性慣性力：當(dāng)液體受外力作用使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，由于液體的慣性引起對(duì)外界抵抗的反作用力。單位：N、kN二.液體的主要物理性質(zhì)：國(guó)際單位：kg/m3、g/cm3

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，溫度為4℃，水密度為1000kg/m3

（1g/cm3）。密度：是指單位體積液體所含有的質(zhì)量。（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。重量G：容重γ：?jiǎn)挝唬篘、KN單位：kN/m3、N/m3

（三）液體的粘滯性

粘滯性及粘滯力：當(dāng)液體處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，若液體質(zhì)點(diǎn)之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則質(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。

壓縮性：液體受壓后體積要縮小，壓力撤除后也能恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱(chēng)為液體的壓縮性或彈性。用體積壓縮率或體積模量K來(lái)描述液體的壓縮性。（四）液體的壓縮性

液體不能承受拉力。

表面張力：由于液體表面分子的相互吸引，液體表層形成拉緊收縮的趨勢(shì)，在表面薄層內(nèi)能夠承受微小拉力的特性。表面張力僅在自由表面存在，液體內(nèi)部并不存在。（五）液體的表面張力特性毛細(xì)管現(xiàn)象第三節(jié)連續(xù)介質(zhì)的假說(shuō)連續(xù)介質(zhì)的概念：即假設(shè)液體是一種連續(xù)充滿(mǎn)其所占據(jù)空間毫無(wú)空隙的連續(xù)體。

特點(diǎn)：液體中的一切物理量都可以視為空間坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，因此可采用連續(xù)函數(shù)的分析方法。

長(zhǎng)期的生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：利用連續(xù)介質(zhì)假定所得出的有關(guān)液體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本理論與客觀實(shí)際是十分符合的。

因此液體的基本特性是：易流動(dòng)性、不易壓縮、均勻等向的連續(xù)介質(zhì)。一.連續(xù)介質(zhì)的概念

在水力學(xué)中液體分為理想液體和實(shí)際液體。理想液體：就是把水看作絕對(duì)不可壓縮、不能膨脹、沒(méi)有粘滯性、沒(méi)有表面張力的連續(xù)介質(zhì)。有沒(méi)有考慮粘滯性：是理想液體和實(shí)際液體的最主要差別。二.理想液體的概念

按物理性質(zhì)：重力、慣性力、彈性力、摩擦力、表面張力。

按特點(diǎn)分：表面力和質(zhì)量力。1.表面力（面積力）

作用于液體的表面，其大小與受作用的表面面積成比例的力，稱(chēng)為表面力。如摩擦力、水壓力、邊界對(duì)液體的反作用力。第四節(jié)作