《水力學(xué)期末試題》課件

水力學(xué)期末試題歡迎參加水力學(xué)期末考試復(fù)習(xí)。本課件將全面概述考試范圍，幫助你充分準(zhǔn)備。讓我們一起回顧重要概念，掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。課程概覽1流體靜力學(xué)基本特性、壓強(qiáng)計(jì)算、浮力原理2流體運(yùn)動(dòng)學(xué)理想流體運(yùn)動(dòng)、連續(xù)性方程、伯努利方程3粘性流體運(yùn)動(dòng)牛頓黏性定律、層流與湍流、管道流動(dòng)4水力機(jī)械水泵原理、水輪機(jī)分類、渦輪水輪機(jī)5水力網(wǎng)絡(luò)管網(wǎng)分析、損失計(jì)算、系統(tǒng)設(shè)計(jì)單元一：流體靜力學(xué)流體的基本特性密度、比重、壓縮性、黏性等物理性質(zhì)壓強(qiáng)的計(jì)算靜壓強(qiáng)分布、帕斯卡定律、壓強(qiáng)測(cè)量方法浮力原理阿基米德原理、浮體平衡條件、穩(wěn)定性分析流體的基本特性密度單位體積流體的質(zhì)量，影響流體的重力效應(yīng)黏性流體內(nèi)部的摩擦特性，決定流動(dòng)阻力壓縮性體積隨壓力變化的程度，液體通常視為不可壓縮壓強(qiáng)的計(jì)算靜壓強(qiáng)分布靜止液體中，壓強(qiáng)隨深度線性增加。p=ρgh+p0ρ:密度，g:重力加速度，h:深度，p0:表面壓強(qiáng)帕斯卡定律密閉容器中靜止流體，外加壓強(qiáng)在各處均勻傳遞應(yīng)用：液壓機(jī)、液壓制動(dòng)系統(tǒng)浮力原理1阿基米德原理浮力等于排開液體的重量2浮體平衡條件浮力=物體重力3穩(wěn)定性分析重心與浮心相對(duì)位置決定穩(wěn)定性單元二：流體運(yùn)動(dòng)學(xué)理想流體運(yùn)動(dòng)無黏性、不可壓縮流體的運(yùn)動(dòng)特征連續(xù)性方程質(zhì)量守恒原理在流體中的應(yīng)用伯努利方程能量守恒原理在流體中的表現(xiàn)理想流體的運(yùn)動(dòng)學(xué)定義理想流體假設(shè)無黏性、不可壓縮，簡(jiǎn)化分析流線流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的切線，不相交流管由流線組成的管狀區(qū)域，邊界為流線恒定流流場(chǎng)參數(shù)不隨時(shí)間變化的流動(dòng)狀態(tài)連續(xù)性方程定義描述流體質(zhì)量守恒的方程，適用于穩(wěn)定流動(dòng)Q=A1v1=A2v2=常數(shù)應(yīng)用1.管道設(shè)計(jì)：確定不同截面的流速2.流量測(cè)量：通過截面積和流速計(jì)算流量伯努利方程1靜壓能p/ρg：?jiǎn)挝恢亓苛黧w的壓力能2勢(shì)能z：?jiǎn)挝恢亓苛黧w的位置能3動(dòng)能v2/2g：?jiǎn)挝恢亓苛黧w的運(yùn)動(dòng)能伯努利方程：p/ρg+z+v2/2g=常數(shù)應(yīng)用：測(cè)速管、文丘里管、噴射器等設(shè)備設(shè)計(jì)單元三：粘性流體運(yùn)動(dòng)1牛頓黏性定律描述流體內(nèi)部剪切應(yīng)力與變形速率的關(guān)系2層流與湍流兩種基本流動(dòng)狀態(tài)，雷諾數(shù)是判斷依據(jù)3管道流動(dòng)包括摩擦損失、局部損失等實(shí)際問題牛頓黏性定律定義τ=μ(du/dy)τ:剪切應(yīng)力，μ:動(dòng)力黏度，du/dy:速度梯度應(yīng)用1.潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.流體阻力計(jì)算3.流體輸送能耗估算層流與湍流層流流體質(zhì)點(diǎn)沿平行流線運(yùn)動(dòng)，低雷諾數(shù)湍流流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)無規(guī)律，高雷諾數(shù)雷諾數(shù)Re=ρvD/μ，臨界值約為2300管道流動(dòng)摩擦損失沿程損失，與管長、管徑、粗糙度有關(guān)局部損失彎頭、閥門等局部構(gòu)件引起的能量損失達(dá)西-韋斯巴赫公式hf=f(L/D)(v2/2g)，計(jì)算摩擦損失水頭摩阻系數(shù)與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度有關(guān)，可用莫迪圖查得單元四：水力機(jī)械1水泵基本原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體能量的裝置2水輪機(jī)分類根據(jù)水流方向和葉輪結(jié)構(gòu)分類3渦輪水輪機(jī)利用水流動(dòng)能的高效水力機(jī)械水泵的基本原理工作原理葉輪高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，增加流體能量主要部件：葉輪、泵殼、軸、軸封性能參數(shù)1.流量Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間輸送的流體體積2.揚(yáng)程H：水泵提升液體的高度3.效率η：輸出功率與輸入功率之比水輪機(jī)的分類沖擊式佩爾頓水輪機(jī)，適用于高水頭低流量反動(dòng)式弗朗西斯水輪機(jī)，適用于中等水頭和流量軸流式卡普蘭水輪機(jī)，適用于低水頭大流量渦輪水輪機(jī)的工作原理進(jìn)水高壓水流通過導(dǎo)葉進(jìn)入轉(zhuǎn)輪能量轉(zhuǎn)換水流沖擊葉片，壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能排水失去能量的水流從尾水管排出渦輪水輪機(jī)效率可達(dá)90%以上，是水電站的核心設(shè)備單元五：水力網(wǎng)絡(luò)管網(wǎng)的基本分析包括串聯(lián)、并聯(lián)和環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算方法管網(wǎng)中的損失計(jì)算考慮摩擦損失和局部損失的綜合影響水力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則平衡效率、成本和可靠性的系統(tǒng)優(yōu)化管網(wǎng)的基本分析串聯(lián)管網(wǎng)總損失為各段損失之和流量相等，壓降累加并聯(lián)管網(wǎng)總流量為各支路流量之和壓降相等，流量分配環(huán)狀管網(wǎng)應(yīng)用哈代-克羅斯法求解考慮流量平衡和能量平衡管網(wǎng)中的損失計(jì)算1摩擦損失hf=f(L/D)(v2/2g)2局部損失hm=K(v2/2g)3總損失h總=hf+hmf:摩擦系數(shù)，L:管長，D:管徑，v:流速，K:局部損失系數(shù)水力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則效率優(yōu)先最小化能量損失，提高系統(tǒng)整體效率成本控制平衡初始投資與運(yùn)營成本，選擇最優(yōu)管徑可靠性考慮系統(tǒng)冗余，確保供水安全可擴(kuò)展性預(yù)留未來發(fā)展空間，適應(yīng)需求變化總結(jié)與展望知識(shí)回顧梳理課程主要內(nèi)容，建立知識(shí)體系實(shí)際應(yīng)用探討水力學(xué)在工程中的廣泛應(yīng)用未來發(fā)展水力學(xué)與新技術(shù)結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)課程小結(jié)1流體靜力學(xué)掌握壓強(qiáng)計(jì)算和浮力原理2流體運(yùn)動(dòng)學(xué)理解連續(xù)性方程和伯努利方程3粘性流體運(yùn)動(dòng)分析實(shí)際流動(dòng)中的損失4水力機(jī)械了解水泵和水輪機(jī)的工作原理5水力網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單管網(wǎng)計(jì)算和設(shè)計(jì)期末考試重點(diǎn)解析1基本概念確保理解每個(gè)單元的核心定義和原理2公式應(yīng)用熟練運(yùn)用各類公式，注意單位換算3問題分析培養(yǎng)分析實(shí)際工程問題的能力4計(jì)算技巧掌握快速解題方法，提高答題效率考試題目及答疑題型分布選擇題：30%填空題：20%計(jì)算題：40%綜合題：10%答疑安排時(shí)間：每周二、四19:00-21:00地點(diǎn)：