水力学总结复习学习资料重点讲义学习资料Word文档下载推荐.docx

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水力学总结复习学习资料重点讲义学习资料水力学总结复习学习资料重点讲义学习资料水力学复习资料第零章绪论0.1水力学的任务与研究对象（认识）水力学的任务是研究液体（只假如水）的均衡和机械运动的规律及其实质应用.水力学研究的基本规律有两大主要构成部分:

@#@一是对于液体均衡的规律.它研究液体处于静止或相对均衡状态时,作用于液体上各样力之间的关系,这一部分称为水静力学;@#@二是对于液体运动的规律,它研究液体在运动状态时,作用于液体上的力与运动因素之间的关系,以及液体的运动特征与能量变换等,这部分称为水动力学.0.2液体的粘滞性（理想液体与实质液体最大的差异）粘滞性当液体处于运动状态时,若液体质点之间发生相对运动,则质点间会产生内摩擦力来阻挡其相对运动,液体的这类性质就称为粘滞性,产生的内摩擦力叫做粘滞力.0.3牛顿内摩擦定律当液体做层流运动时，相邻液层之间在单位面积上作用的内摩擦力（或粘滞力）的大小与速度梯度成正比,同时和液体的性质相关.即.0.4牛顿内摩擦定律的另一种表述（认识）P70.5运动粘度系数它是动力黏度系数与液体密度的比值,是表征液体粘滞性大小的物理量.其值是随温度的变化而变化的,即温度越高,其值越小（液体的流动性是随温度的高升而增强的）0.6牛顿内摩擦定律只合用于牛顿流体（切合牛顿内摩擦定律的液体,其特色是温度不变,动力黏度系数就不变P8图0.3）0.7体积压缩率液体体积的相对减小值与压强的增大值之比.（水的压缩性很小,一般不考虑）0.8表面张力表面张力是指液体自由表面上液体分子因为双侧引力不均衡,使其遇到及其细小的拉力（表面张力仅存在于液体表面,液体内部不存在,其值表示为自由面单位长度遇到拉力的大小,而且随液体种类和温度的变化而变化,如何变化）0.9毛细现象在水力学实验中，常常使用盛有水或水银细玻璃管做测压计，因为表面张力的影响使玻璃管中液面和与之向连通容器中的液面不在同一水平面上.这就是物理学中所讲的毛细现象.0.10由实验得悉,管的内经越小,毛细管高升值越大,所以实验用的测压管内径不宜太小.P10图0.4,0,50.11连续介质在水力学中,把液体看作连续介质对待,即假定液体是一种连续充满其所占有空间毫无缝隙的连续体.（水力学所研究的液体运动是连续介质的连续流动,但实质上,从微观角度来看,液体分子与分子之间是存在缝隙的,但水力学研究的是液体的宏观运动,故将液体看作连续接介质）0.12把液体看作连续介质的意义假如我们把液体看作连续介质,则液流中的全部物理量都能够视为空间坐标和时间坐标的连续函数,这样,在研究液体的运动规律时,就能够运用连续函数的剖析方法.0.13理想液体所谓理想液体,就是把液体看作绝对不行压缩,不可以膨胀,没有粘滞性,没有表面张力的连续介质.0.14表面力和质量力表面力表面力是作用于液体的表面,并于受作用的的表面面积成比率的力.质量力质量力是指经过所研究液体的每一部分质量而作用与液体的,其大小和液体的质量成比率的力（质量力又称体积力）课后习题0.2第一章水静力学1.1液体在均衡状态下.没有内摩擦力的存在,所以理想液体和实质液体都是相同的,故在静水中没有划分的必需.1.2静水压力静止（或处于均衡状态）的液体作用在与之接触的表面上的水压力称为静水压力,常以表示.1.3静水压强取细小面积，令作用在上的静水压力为,则面上单位面积上所受的均匀静水压力为称为面上的均匀静水压强，当无穷趋近与一点时，比值的极限值定义为该点的静水压强.1.4静水压强的两个重要特征静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面（若不垂直,则必存在一个与液面平行的分力,这样必会损坏液体的均衡状态;@#@静水压强若不指向受压面而是背向受压面,则必会遇到拉力,相同不可以保持均衡状态）作用在同一点上的静水压强相等（推导过程:

@#@在均衡液体内切割出一块无穷小的周围体,倾斜面的方向随意选用,为简单起见,成立如下图的坐标系,让周围体的三个棱边与坐标轴平行,并让轴与重力方向平行,各棱,周围体四个表面上受有周液体的静水力,因四个作用面的方向各不相同,假如能明细小周围体无穷小至一点,四个作用面上的静水都相等即可.令作用在面上的静水力,令面上的静水力,令作用在面上的静水力,令作用在作用在面上的静水力.又假定作用在周围体上位,量力在三个坐方向的投影分量力在三个坐方向的投影因液体于均衡状,由力的均衡条件得:

@#@+将上式都除以若以分表示周围体四个面的面,而且有化可得,上式中分表示面上的均匀静水,如,同理可果细小周围体无穷小至一点,均近于0,上式取极限有,故作用在同一点上的静水相等）1.5等面在均衡液体中能够找到一些点,他拥有相同的静水力,些点成的面称等面（于静止的液体其等面是水平面,于于相均衡的液体,其等面与自由液面平行,比如称有液体的柱形容器桶做等角速度旋,其等面就是抛物面）1.6等压面的两个性质在均衡液体中等压面即为等势面.等压面与质量力正交.1.7绝对压强和相对压强绝对压强以假想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强,称为绝对压强.相对压强把当地大气压作为零点剂量的压强,称为相对压强.1.8P29图1.11中各字母表示的含义1.9真空及真空度真空当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强，即相对压强为负值时，就称该点存在真空.真空度真空度是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值.（例题1.41.5.16）1.10压强的液柱表示法1.11水头与单位势能1.12液体的均衡微分方程式（欧拉均衡微分方程式）的推导过程P20,以及重力作用下静水压强的基本公式的推导过程P24.1.13压强的丈量（各样压差计的计算）计算中找等压面须注意:

@#@若为连续液体，高度相等的面即为等压面.若为不连续液体（如液体被阀门分开或许一个水平面穿过了不一样介质，则高度相等的面不是等压面两种液体的接触面是等压面.1.14作用于矩形平面上的静水总压力,为压强散布图面积.（压力中心的地点:

@#@当压强为三角形散布时,压力中心离底部距离为当压强散布为梯形散布时，压力中心离底部距离为）1.15作用于曲面上的静水总压力分为水平方向和竖直方向计算,水平方向方法同作用于矩形平面上的静水总压力（将曲面投影在方向的图形即为矩形，则=为形心点处的压强）,竖直方向需画出压力体（压力体包含六个面:

@#@曲面自己,自由液面或许其延伸面,曲面四个边延伸至自由液面的四个面.这里注意自由液面一定是只遇到大气压强作用的液面）,则,此中为压力体的体积.1.16几种质量力同时作用下的液体均衡1.17作用于物体上的静水总压力,潜体与浮力的均衡及其稳固性第二章液体运动的流束理论2.1描绘液体运动的两种方法（拉格朗日法和欧拉法）P632.2流线和迹线迹线某一液体质点在运动过程中,不一样时辰所流经的空间点所连成的线称为迹线,即迹线就是液体质点运动时所走过的轨迹线流线它是某一刹时在流场中绘出的一条曲线,在该曲线上全部点的速度向量都与该曲线相切,所以流线表示除了瞬时的流动方向.流线的基本特征P672.3恒定流与非恒定流恒定流假如在流场中全部的运动因素都不随时间而改变,这类水流称为恒定流（也就是说,在恒定流的状况下,任一空间点上,不论哪个液体质点经过,其运动因素都是不变的.运动因素不过是空间坐标的函数,而与时间没关）非恒定流假如在流场中全部的运动因素都是随时间而改变的这类水流称为非恒定流.注：

@#@本章只研究恒定流.2.4流管在水流中随意取一微分面积,经过该面积周界上的每一给点,均能够作一根直线,这样就构成了一个关闭的管状曲面,称为流管.2.5细小流束充满以流管为界限的一束液流称为细小流束（依据流线不可以订交的特征,细小流束内的液体不会穿过流管的管壁向外流动,流管外的液体也不会穿过流管的管壁向流束内流动,当水流为恒定流时,细小流束的形状和地点不会随时间而改变,在非恒定流中,细小流束的形状和地点将随时间而改变.细小流束的很横断面积是很小的,一般在其横断面上各点的流速或动水压强可看作是相等的）2.6总流任何一个实质水流都拥有必定规模的界限,这类有必定大小尺寸的实质水流称为总流（总流能够看作由无穷多个细小流束所构成）2.7过水断面与细小流束或总流的流线成正交的横断面称为过水断面.2.8流量2.9均匀流与非均匀流均匀流当水流的流线为互相平行的直线时,该水流称为均匀流（直径不变的管道中的水流就是均匀流的典型例子）非均匀流若水流的流线不是互相平行的直线时,该水流称为非均匀流.假如流线固然互相平行但不是直线（如管径不变的弯管中的水流）或许流线虽直线但不互相平行（如管径沿程迟缓均匀扩散或缩短的渐变管中的水流）都属于非均匀流.2.10均匀流的特征均匀流的过水断面为平面,且过水断面的形状和尺寸沿程不变均匀流中,同一流线上不一样点的流速相等均匀流过水断面上的动水压强散布规律与静水压散布规律相同2.11均匀流过水断面上的动水压强散布规律与静水压散布规律相同的推导过程2.12渐变流和急变流渐变流当水流的流线固然不是互相平行的直线,但几乎近于平行直线称为渐变流急变流若水流的流线之间夹角很大或许流线的曲率半径很小,这话水流称为急变流.2.13恒定总流连续性方程的推导P712.14理想液体恒定流细小流束能量方程的推导P722.15实质液体恒定总流的能量方程的推导P782.15恒定总流动量方程的推导P94第三章液流形态及水头损失3.1沿程水头损失和局部水头损失沿程水头损失在固体界限平直且无阻碍物的水道中,单位重量的液体自一断面流至另一断面所损失的机械能叫做沿程水头损失,常用表示.局部水头损失当固体界限发生改变或液体碰到阻碍物时,因为边界或阻碍物的作用使液体质点相对运动增强,内摩擦增添,产生较大的能量损失,这类发生在局部范围以内的能量损失叫做局部水头损失,常用表示.（就液体内部的物理作用来说,水头损失不论其产生的外因如何,都是因为液体内部质点之间有相对运动,因粘滞性的作用产生切应力的结果）当固体界限发生改变或液体碰到阻碍物时,为何会产生局部水头损失（认识）P1203.2影响水头损失的液流界限条件3.2.1横向条件（过水段面积,湿周和水力半径）湿周液流过水断面与固体界限接触的周界限叫做湿周,常用表示.（当过水段面积相等时,周长不必定相等,水与固体界限的接触要长些,故湿周对水损会产生影响,相同,当湿周相等时,过水段面积不必定相等,经过相同大小的流量水损也不必定相等,故用水力半径来表征过水断面的水力特色）水力半径过水段面积与湿周的比值称为水力半径,即.3.2.2纵向条件P1233.3均匀流时无局部水头损失，非均匀渐变流时势部水头损失可以忽视不计,非均匀急变流时两种水头损失均有（知道）.3.4均匀流沿程水头损失与切应力的关系,以及半径为r处的（圆管中）切应力计算公式的推导P1323.5计算均匀流沿程水头损失的基本公式达西公式对圆管来说，水力半径,故达西公式也能够写做达西公式的推导过程应当不会考3.6层流和紊流层流当留速较小时,各流层的液体质点是井井有条的运动,互不混淆,这类形态的流动叫层流.紊流当流速较大时,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中,互相混淆,这类形态的流动叫紊流.3.7雷诺试验雷诺试验数据图形（两点三段.两点即上临界流速水流从层流刚刚进入到紊流状态的速度和下临界流速水流从紊流刚才进入到层流状态的速度.三段即层流,过渡区,紊流所对应的曲线段.）P1293.8依据雷诺实验的结果,层流时雷诺试验图形为一条直线,即沿程水损v呈线性的一次方关系,可是由达西公式知与v是平方关系，试解说其原由.P1323.9雷诺数的物理意义（为何雷诺数能够鉴别液流形态）P1313.10为何采纳下临界雷诺数而不采纳上临界雷诺数来判断水流的型态这是因为经大批试考证明,圆管中下临界雷诺数是一个比较稳固的数值,其值一般保持在2000左右,但上临界雷诺数是一个不稳固数值（一般在12000-2000）,在个别状况下也有高达40000-50000.这要看液体的沉静程度和来流有扰动而定,凡雷诺数大于下临界雷诺数的,即便液流原为层流,只需有任何细小的扰动就能够是层流变成紊流.在实质工程中扰动老是存在的,所以上下临界雷诺数之间的液流是极不稳固的,都能够看作紊流,所以鉴别液流型态以下临界雷诺数为标准:

@#@实质雷诺数大于下临界雷诺数的是紊流,小于下临界雷诺数的是层流.3.11雷诺实验固然都是以圆管液流为研究对象,但其结论对其余界限条件下的液流也是合用的.不过界限条件不一样,下临界雷诺数的数值不一样而已.比如明渠的雷诺数,此中R为水力半径（知道）.3.12紊流的特色P133（4点，后两个特色很重要）3.13粘性基层在紊流中其实不是整个液流都是紊流,在紧靠固体边界表面有一层极薄的层流存在该层流层叫粘性基层.3.14沿程阻力系数的变化规律即液体处于从层流进入紊流的过渡区,只与雷诺数相关,而与即液体处于层流状态,只与雷诺数相关,而与相对圆滑度没关,且相对圆滑度没关.因其范围很窄,实质意义不大.关系:

@#@当较小时粘性基层较厚,能够吞没,抵消管壁粗拙度对水流的影响,从即液流进入紊流状态,这时决定于粘性基层厚度和绝对粗拙度的而只与雷诺数相关,而与相对圆滑度没关.持续增大,粘性基层厚度相应减薄,向来不可以完整吞没,管壁粗拙度对水流产生影响,进而既与雷诺数相关,又与相对圆滑度相关.当增大到必定程度时,粘性基层厚度已经变得很薄,已经不可以再抵消管壁粗拙度对水流的影响,这时管壁粗拙度对起主要作用,进而只与相对圆滑度相关,而与雷诺数没关.（因这时与v是平方关系,故该区又叫做阻力平方区）3.15谢齐公式和曼宁公式谢齐公式曼宁公式第四章有压管中的恒定流4.1简单管道简单管道管道直径不变且无分支的管道.4.2自由出流和吞没出流自由出流管道出口水流流入大气,水股周围都受大气压强的作用,称为自由出流吞没出流管道出口假如吞没在水下,则称为吞没出流4.3短管和长管短管管道中若存在较大的局部水头损失,它在总水损中占的比重较大,不可以忽略不计的管道称为短管.,此中J为水力坡度,/l,R水力半径.,此中n为粗拙系数，简称糙率.长管若管道较长,局部水损和流速水头能够忽视不计,这样的管道叫做长管.4.4简单管道的水力计算（以下均属于连续性方程和能量方程的详细应用）总原则第一确立按长管仍是短管计算.若按短管计算,则沿程损失,局损和流速水头都要计算;@#@若按长管计算,只需计算沿程损失,局部水损和流速水头能够忽视不计;@#@在没有掌握预计局损的影响程度时,均按短管计算.（先按短管计算,求出详细的沿程损失和局损数值,比较后可确立到底如何计算,若没法确立详细数值一般的,给水管道按长管计算,虹吸管按短管计算,水泵吸水管按短管计算,压水管依据状况而定.4.4.1自由出流和吞没出流的水力计算自由出流上游存内行近流速,即有一个行近水头,列能量方程需计算在内（但其值一般很小,在计算结果以忽略不计,即公式中的）.吞没出流上游存内行近流速,即有一个行近水头,列能量方程需计算在内（但其值一般很小,在计算结果时可以忽视不计,即公式中的）.下游也存在一个流速水头,但因为管道的过水断面积很小,而下游过水断面积很大,水流速度在下游已经变得很小,能够忽视,不需计入能量方程.4.4.2几种基本种类4.4.3虹吸管和水泵装置的水力计算4.4.4串连管道整个管道的水头损失等于各支管水损之和.4.4.5并联管道并联管道一般按长管计算,各支管的水损相等（各支管的水损相等,只表示经过每一并联支管的单位重量液体的机械能损失相等;@#@但各支管的长度,直径及粗拙系数可能不一样,因此其流量也不一样,股经过各并联支管的总机械能损失是不相等的）4.4.6分叉管道在分叉处罚为若干个串连管道进行计算.4.5沿程均匀泄流的水力计算本章的水力计算题均是环绕这能量方程来设计的，所以娴熟掌握能量方程的应用，加上对各个种类的管道特色的认识，不用背繁琐的公式也能够解决本章的计算题，自然背下来更好第五章明渠恒定均匀流5.1明渠恒定均匀流（知道）明渠恒定均匀流当明渠水流的运动因素不随时间而变化时,称为明渠恒定流.否则称为明渠非恒定流.明渠恒定流中,假如流线是一簇互相平行的直线,则水深,断面均匀流速和流速散布沿程不变,称为明渠恒定均流,不然称为明渠恒定非均匀流.（明渠均匀流中,摩阻力与重力沿水流方向的分力相均衡）5.2矩形,梯形横断面水力因素的计算梯形中,5.3底坡明渠渠底的纵向倾斜程度称为明渠的底坡,以符号表示.且,此中为渠为梯形与水平面的夹角.底线与水平面的夹角.5.4顺坡,水平易逆坡明渠当明渠渠底沿程降低时,称为顺坡明渠;@#@沿程不变时称为水平明渠;@#@沿程高升时称为逆坡明渠.（在水平明渠中,因为故在其流动过程中，只存在摩阻力；@#@在逆坡明渠中，摩阻力与重力沿水流方向的分力方向一致,所以这两种状况都不行能产生明渠均匀流;@#@只有在顺坡渠道中才可能产生明渠均匀流）5.5明渠恒定均匀流的特征及其产生条件5.6明渠均匀流的计算公式（连续性方程和谢齐公式,谢齐系数采用曼宁公式）5.7矩形和梯形水力最正确断面的推导过程5.8同意流速不冲同意流速能够防止渠道遭到冲洗的流速.不於流速能够保证水中悬浮的泥沙不淤积在渠槽的流速.5.9明渠均匀流的水力计算第六章明渠恒定非均匀流6.1明渠非均匀渐变流和明渠非均匀急变流（知道）在明渠非均匀流中,若流线是靠近于互相平行的直线,或流线间的夹角很小,流线的曲率半径很大,这类水流称为明渠非均匀渐变流.反之为明渠非均匀急变流.（本章侧重研究明渠非均匀渐变流的基本特征及其水力因素沿程变化的规律）6.2正常水深（知道）因明渠非均匀流的水深沿流程是变化的,为了不致惹起杂乱,把明渠均匀流的水深称为正常水深.并以表示.6.3明渠水流的三种形态一般明渠水流有三种形态,即缓流,临界流和急流.6.4明渠水流三种形态的鉴别方法（5种:

@#@微波波速法,比能曲线法,Fr法,临界水深法,临界底坡法）6.4.1微波波速法微波波速的描绘（认识）P216当v,水流为急流,扰乱波不可以向上游流传.要鉴别流态,一定第一确立微波流传的相对速度,相对速度的推导过程（认识）P217（如图6.3,对沉静断面1-1和波峰所在断面2-2列连续性方程和能量方程.1-1断面流速为,2-2断面流速为,最后令即可得出=,这就是.矩形明渠静水中微波流传的相对速度公式.假如明渠为随意形状时,则有=式中为断面均匀水深,A为断面面积,B为水面宽度.在实质工程中水流都是流动的,设水流断面均匀流速为v，则微波流传的绝对速度应是静水中的相对波速与水流速度的代数和,即水方向）6.4.2Fr法当Fr1,水流为急流.对临界流来说,断面均匀流速恰巧等于微波相对波速,即写为,此中称为弗劳德数,用符号Fr表示.,该式可改,正号为顺流方向,负号为逆弗劳德数的两个物理意义P2186.4.3比能曲线法断面比能把基准面选在渠底,所计算的单位液体所拥有的能量称为断面比能,并以表示.则,在实质应用上,因一般坡底较小