水力学复习资料(考试用)

一、水力学的研究方法：理论分析、实验验证与补充，并利用现代化电子技术快速求解。实验方法：原型观测、模型试验。液体的主要物理性质：①质量和密度②重量和重度③易流动性与粘滞性④压缩性⑤气化特性和表面张力。理想液体：没有粘滞性的液体。实际液体：存在粘滞性的液体。牛顿液体：τ与du/dy呈过原点的正比例关系的液体。非牛顿液体：与牛顿内摩擦定律不相符的液体。作用在液体上的力：即作用在隔离体上的外力。按物理性质区分：粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力。按力的作用特点区分：质量力和表面力两类。质量力：作用在液体每一质点上，其大小与受作用液体质量成正比例的力。表面力：作用于液体隔离体表面上的力。二、静水压强特性：①垂直指向作用面②同一点处，静水压强各项等值。静水压强分布的微分方程：)Zddd(dzyYxXp，它表明静水压强分布取决于液体所受的单位质量力。等压面：液体压强相等各点所构成的曲面。等压面概念的应用应注意，它必须是相连通的同种液体。重力作用下水静力学基本方程Z+p/r=C压强的单位可有三种表示方法：①用单位面积上的力表示：应力单位Pa，kN/m2②用液柱高度表示：m（液柱），如p=98kN/m2，则有p/γ=98/9.8=10m（水柱）③用工程大气压Pa的倍数表示帕斯卡原理：在静止液体中任一点压强的增减，必将引起其他各点压强的等值增减。应用：水压机、水力起重机及液压传动装置等。压强分布图的绘制与应用要点：①压强分布图中各点压强方向恒重垂直指向作用面，两受压面交点处的压强具有各向等值性。②压强分布图与受压面所构成的体积，即为作用于受压面上的静水总压力，其作用线通过此力图体积的重心。③由于建筑物通常都处于大气之中，作用于建筑物的有效力为相对压强，故一般只需绘制相对压强分布图。④工程应用中可绘制建筑物有关受压部分的压强分布图。压力体：以曲面为底直至自由表面间铅垂液柱的体积。当液体和压力体分居曲面异侧时，压力体中无液体，此称为虚压力体。浮体：漂浮在液体自由表面的物体。潜体：沉没于液体底部的物体。浮力：物体在液体中所受铅垂向上的浮托力。三、描述液体运动的两种方法：拉格朗日法（质点），欧拉法。迹线：某液体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点所连成的线。流线：同一时刻与流场中各点运动速度矢量相切的曲线。流管：在流场中取一封闭的几何曲线C，在此曲线上各点作流线则可以构成一管状流面。过水断面：垂直于流线簇所取的断面A。元流：过水断面无限小的流股，成为元流。液流分类：1、恒定流与非恒定流2、均匀流与非均匀流（又分为渐变流与急变流）3、有压流与无压流。理想液体元流能量方程各项意义Z—计算点距基准面的位置高度，又称位置水头p/r—测压管中水面距计算点的压强高度，又称为压强水头Z+p/r—测压管水面距基准面的高度，又称测管水头或单位重量液体的总势能u平方/2g—流速u所转化的高度。H—计算点处液体的总水头。水力坡度：单位长度上的水头损失。测管坡度：单位长度上的测管水头变化。控制断面：在总流中任取一流段作隔离体，其前后过水断面称为控制断面。什么是理想液体？什么为实际液体？没有粘滞性的液体称为理想液体，反之有粘滞性的液体称为理想液体。恒定流是否可以同时为急变流？均匀流是否可以同时为非恒定流？恒定流可以为急变流。均匀流不可以为非恒定流。四、水头损失：单位重量液体在流动中的能量损失沿程阻力：液体内摩擦力，它与液体流动的路程成正比局部阻力：局部边界条件急剧改变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力层流：液体质点在流动中互不发生混掺而是分层有序的流动紊流：液体质点互相混掺的无序无章的流动量纲：物理性质类别，在量制，以基本量的幂的乘积表示该量别中一个量的表达式，这个表达式就是该量的量纲。基本原理，凡正确反映客观规律的物理方程，其各项量纲必须一致，此称为量纲齐次性原理，又称为量纲和谐性原理或量纲齐次性法则。紊流流苏分布—结构特征：紊流流核，粘性底层，过渡层。圆管紊流结构，紊流结构是由粘性底层及粘性底层外的紊流流核所组成。绝对粗糙度：管壁粗糙突出的绝对高度水力光滑管：管壁绝对粗糙度被粘性底层淹没对紊流结构基本上没有影响，粘性底层成了紊流流核的天然光滑壁面。五个阻力流区：层流区，层流向紊流转变的过渡区，水力光滑区，紊流水力光滑与水力粗糙区间的紊流过渡区，紊流水力粗糙区。水力粗糙管：管壁绝对粗糙度突出于粘性底层之外，伸入到紊流的流核之中，可造成液流产生漩涡加剧紊流的脉动。当量粗糙度：和工业管道沿程阻力系数相等的同直径人工均匀粗糙管道的绝对粗糙度。水力光滑区：RE大于400液体处于紊流状态的最初阶段称为水力光滑区水力粗糙区：水流阻力与流速平方成正比的流区称为水力粗糙区又称阻力平方区。阻力平方区为什么可为自动模型区？在阻力流区内对于模型试验研究的阻力相似条件因那么大与雷诺数无关只与管壁粗糙有关主要保证模型与原型的几何相似的目的故可以称为自动模型区六、渠道的几何特征：棱柱形渠道和非棱柱形渠道。渠道中沿程单位长度内的渠道高程变化值，称为渠道底坡，又称为比降，以i表示。当渠道过水断面面积A、糙率n及渠道底坡i一定时，过水能力（即流量）最大的断面形状，称为水力最佳断面形状，简称为水力最佳断面。当渠中作均匀流动时，渠中正常水深恰等于临界水深时的相应底坡，称为临界底坡。用ik表示。在缓坡的渠底突然下降或由缓坡向急坡折变处，水流因失去渠底依托，阻力突然减小而加速流动，由此可导致水面曲线急剧弯曲而呈急变流降水曲线，此即水跌现象。水流从急流向缓流过渡时，在局部渠段内将出现突跃式水位升高，称为水跃现象。七、明渠水流中的局部障壁，称为堰。无压缓流经堰顶溢流时形成堰上水位雍高而后水面急剧下降的局部水力现象，称为堰流。三种类型：薄壁堰，实用堰，宽顶堰。