水力学复习知识点

第一章绪论1.水力学的研究方法：理论分析方法、实验方法，数值计算法。2.实验方法：原型观测、模型试验。3.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。4.理想液体：没有粘滞性的液体(µ=0)。5.实际液体：存在粘滞性的液体（µ≠0）。6.牛顿液体：τ与du/dy呈过原点的正比例关系的液体。7.非牛顿液体：与牛顿内摩擦定律不相符的液体。8.作用在液体上的力：即作用在隔离体上的外力。9.按物理性质区分：粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力。10.按力的作用特点区分：质量力和表面力两类。11.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。12.表面力：作用于液体隔离体表面上的力。第二章水静力学1.静水压强特性：①垂直指向作用面②同一点处，静水压强各向等值。2.静水压强分布的微分方程：dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz)，它表明静水压强分布取决于液体所受的单位质量力。3.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。4.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：1pa=98kPa。5.绝对压强pabs：以绝对真空作起算零点的压强（是液体的实际压强，≥0）pabs=po+γh6.相对压强pγ：以工程大气压pa作起算零点的压强，pγ=pabs-pa=(po+γh)-pa真空：绝对压强小于大气压强时的水力现象。真空值pv：大气压强与绝对压强的差值。7.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。8.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。9.水静力学基本方程z+p/γ=C，z——计算点的位置高度，p/γ——由p=γh，称为压强高度，z+p/γ——计算点处测压管中水面距计算基准面的高度，z+p/γ=C——静止液体中各位置高度与压强高度之和不变。10.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锤向上的浮托力。11.压力体：以曲面为底直至自由表面间铅垂液体的体积。虚压力体：液体和压力体分居曲面两侧。实压力体：液体和压力体居曲面同一侧。12.阿基米德原理：物体在静止液体中所受曲面总压力pz，其大小等于物体在液体中所排开的同体积液体重量。第三章水动力学基础1.描述液体运动的两种方法：拉格朗日法（把液体看成质点系，用质点的迹线来描绘流场中的运动情况），欧拉法（以空间点的流速、加速度为研究对象）。2.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。3.流线：同一时刻与流场中各点运动速度矢量相切的曲线。4.流线特性：1、一般不会相交，也不会成90°转折。2、只能是一根光滑曲线。3、任一瞬时，液体质点沿流线的切线方向流动，在不同瞬时，因流速可能有变化，流线的图形可以不同。5.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。6.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。7.液流分类：1、恒定流（运动要素不随时间变化的流动）与非恒定流2、均匀流（流线簇彼此呈平行直线的流动）与非均匀流（又分为渐变流与急变流）3、有压流（过水断面全部边界都与固体边壁接触且无自由表面、液体压强大部分不等于大气压强的流动）与无压流。8.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u2/2g—流速u所转化的高度。H计算点处液体的总水头。9.水力坡度：单位长度上的水头损失。10.测管坡度：单位长度上的测管水头变化。11.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。12.什么是理想液体？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实际液体。13.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？答：恒定流可以为急变流。恒定流是运动要素不随时间变化的流动，急变流是流线簇彼此不平行，流线间夹角大或流线曲率大的流动，二者定义之间不存在矛盾。均匀流不可以为非恒定流。均匀流中过水断面为平面，沿程断面流速分布相同，断面流速相等，而非恒定流的这些运动要素是随时间变化的。第四章水流阻力与水头损失1.水头损失：单位重量液体在流动中的能量损失。2.沿程阻力：液体内摩擦力，它与液体流动的路程成正比3.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。4.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5.紊流：液体质点互相混掺的无序无章的流动。6.量纲：物理性质类别，又称因次。7.单位：量度各物理量数值大小的标准。8.绝对粗糙度：管壁粗糙突出的绝对高度。9.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。10.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。11.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。12.水力光滑区：粘性底层大于粗糙凸起高度，沿程阻力系数只与雷诺数有关而与壁面粗糙无关的区域。13.水力粗糙区：粗糙凸起高度高出粘性底层、沿程阻力系数只与壁面粗糙有关而与雷诺数无关的区域，水流阻力与流速平方成正比，又称阻力平方区。14.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λ与雷诺数无关，只与管壁粗糙有关，只要保证模型与原型的几何相似，既可达到阻力相似的目的，故可以称为自动模型区。15.均匀流基本方程的结论是什么？它对水头损失计算有什么意义？答：它导出了沿程水头损失与水流阻力间的关系。它表明，沿程水头损失与液体重度和水力半径成反比，与切应力及流程长度成正比。它对有压流、无压流、层流、紊流都适用，但τ0尚待确定，所以它不能用来解决沿程水头问题。第六章明渠水流与有压管流的水力特性有何差异？明渠水流具有自由表面，其表面处相对压强为零，故又称无压流。明渠水流因断面尺寸，底坡，糙率的变化，都可引起过水断面，渠中水深和流速等一系列变化。有压管流的基本特征是断面形状多为圆形，整个断面上被水充满，无自主表面，管中流量变化，只会引起过水断面的压强和流速变化，有压管流一般多为若干等直径管段组成。什么是水力最佳断面？什么是流量模数？当渠道过水断面面积A，糙率n及渠道底坡i一定时，过水能力最大的断面形状，称为水力最佳断面形状，简称水力最佳断面。河水某一断面以上流域单位面积上的来水量称为流量模数。渠底高程变化值称为渠道底坡《i》i0顺坡渠道，i0逆坡渠道。明渠均匀流发生条件：1，属恒定流，流量沿程不变；2，长直的棱柱形顺坡（i0）渠道；3，渠道糙率n及底坡i沿程不变。干扰：破坏明渠均匀流条件的局部因素；桥梁涵洞压缩了渠道断面，渠道底坡折变。临界水深与底坡i及糙率无关，只与流量与断面形状尺寸有关。明渠非均匀流水力现象可有四类：壅水曲线：水深沿程增大的水面曲线；降水曲线：水深沿程减小的水面曲线；水跌现象：底坡突降或由缓变陡折变处附近局部渠段内，水面曲线急剧下降的水力现象。水跌是一种急变流，渐变流水面曲线至此终止；水跃现象：渠中水深在局部渠段内曾突跃性增大的水力现象，在水跃区内，水深曾突跃性增大，流速沿程急剧减小，主流位于底部，表面有掺气的逆流向旋滚，能量损失大，属急变流，上游渐变流水面曲线至此终止。第七章堰1.堰：明渠水流中的局部障壁。2.堰的三种类型：薄壁堰、实用堰、宽顶堰。