推薦液體的基本性質.

1、1n第一章第一章 液體的基本性質液體的基本性質n第二章第二章 水流運動的基本原理水流運動的基本原理n第三章第三章 水頭損失水頭損失第四章第四章 靜水壓力計算靜水壓力計算n第五章第五章 恒定管流水力計算恒定管流水力計算第六章第六章 明渠水流水力計算明渠水流水力計算第七章第七章 堰流和閘孔出流能力計算堰流和閘孔出流能力計算n第八章第八章 泄水建筑物下游水流的銜接與消能泄水建筑物下游水流的銜接與消能n目目 錄：錄： 2（一）課程地位（一）課程地位 水力計算技術是一門重要的專水力計算技術是一門重要的專業(yè)基礎課程，它是銜接前期基礎課程（工程力學、水業(yè)基礎課程，它是銜接前期基礎課程（工程力學、水利工程制圖

2、、工程數(shù)學）和后續(xù)專業(yè)課程（水工建筑利工程制圖、工程數(shù)學）和后續(xù)專業(yè)課程（水工建筑物、水電站、水利工程施工等）的橋梁。培養(yǎng)分析、物、水電站、水利工程施工等）的橋梁。培養(yǎng)分析、解決實際問題中水力計算技術的能力，為專業(yè)課程的解決實際問題中水力計算技術的能力，為專業(yè)課程的學習打下堅實基礎。學習打下堅實基礎。一一. .課程的性質和任務課程的性質和任務3（二）水力計算技術課程研究的對象（二）水力計算技術課程研究的對象n1.1.研究對象：研究對象：n 研究液體處于靜止和運動狀態(tài)下的水力基本研究液體處于靜止和運動狀態(tài)下的水力基本原理和計算方法，并探討運用這些計算方法解原理和計算方法，并探討運用這些計算方法解

3、決工程實際問題的一門專業(yè)技術基礎課程。決工程實際問題的一門專業(yè)技術基礎課程。n2. 2. 課程課程任務：任務：n 研究以水為代表的，液體機械運動規(guī)律及研究以水為代表的，液體機械運動規(guī)律及其在水工程中的應用。其在水工程中的應用。 4（三）水力計算技術課程由以下內容構成（三）水力計算技術課程由以下內容構成：由兩大主要組成部分，：由兩大主要組成部分，水力基礎知識部分和專業(yè)應用部分。水力基礎知識部分和專業(yè)應用部分。 水力基礎知識：液體的基本性質；水流水力基礎知識：液體的基本性質；水流運動的規(guī)律。運動的規(guī)律。 水力專業(yè)應用：靜水壓力計算；恒定管流水力專業(yè)應用：靜水壓力計算；恒定管流水力計算；明渠水力計算

4、；堰流和閘孔出流能水力計算；明渠水力計算；堰流和閘孔出流能力計算；水工建筑物下游消能水力計算力計算；水工建筑物下游消能水力計算5研究對象：液體及不可壓縮氣體。研究對象：液體及不可壓縮氣體。（四）水力計算技術的在工程中的應用（四）水力計算技術的在工程中的應用 1.1.確定水工建筑物所受的靜水壓力確定水工建筑物所受的靜水壓力6fv vf72.2.確定水工建筑物過水能力確定水工建筑物過水能力83.3.分析水流流動形態(tài)分析水流流動形態(tài)94.4.確定水流能量消耗和利用確定水流能量消耗和利用農村小型自來水廠農村小型自來水廠三峽大壩泄洪三峽大壩泄洪105.5.特殊的水力學問題特殊的水力學問題某污水處理廠某污

5、水處理廠11二二. .液體的基本特征與連續(xù)介質的概念液體的基本特征與連續(xù)介質的概念n1.1.液體的基本特性：液體的基本特性： 液體與固體的主要區(qū)別在于易流動性，液體與固體的主要區(qū)別在于易流動性，而液體與氣體的主要區(qū)別在于是否具有可而液體與氣體的主要區(qū)別在于是否具有可壓縮性。壓縮性。 因此液體易流動性、不易壓縮的特性使因此液體易流動性、不易壓縮的特性使液體有許多與固體和氣體不同的運動特征。液體有許多與固體和氣體不同的運動特征。12連續(xù)介質的概念連續(xù)介質的概念： 即假設液體是一種連續(xù)充即假設液體是一種連續(xù)充滿其所占據(jù)空間毫無空隙的連續(xù)體。滿其所占據(jù)空間毫無空隙的連續(xù)體。特點特點：液體中的一切物理量

6、都可以視為空間：液體中的一切物理量都可以視為空間坐標和時間的連續(xù)函數(shù)，因此可采用連續(xù)函坐標和時間的連續(xù)函數(shù)，因此可采用連續(xù)函數(shù)的分析方法。數(shù)的分析方法。 長期的生產和科學實驗證明：利用連續(xù)長期的生產和科學實驗證明：利用連續(xù)介質假定所得出的有關液體運動規(guī)律的基本介質假定所得出的有關液體運動規(guī)律的基本理論與客觀實際是十分符合的。理論與客觀實際是十分符合的。 因此液體的基本特性是因此液體的基本特性是：易流動性、不：易流動性、不易壓縮、均勻等向的連續(xù)介質。易壓縮、均勻等向的連續(xù)介質。2.2.連續(xù)介質的概念連續(xù)介質的概念13三三. .液體的主要物理性質液體的主要物理性質1.1.慣性、質量與密度慣性、質量

7、與密度慣性力：當液體受外力作用使運動狀態(tài)發(fā)慣性力：當液體受外力作用使運動狀態(tài)發(fā)生改變時，由于液體的慣性引起對外界抵生改變時，由于液體的慣性引起對外界抵抗的反作用力?？沟姆醋饔昧?。fma 單位：單位：n n密度：是指單位體積液體所含有的質量。密度：是指單位體積液體所含有的質量。14vm國際單位：國際單位：kg/mkg/m3 3 一個標準大氣壓下，溫度為一個標準大氣壓下，溫度為44，水密度，水密度為為1000kg/m1000kg/m3 3 。2.萬有引力特性，重力與容重萬有引力特性，重力與容重萬有引力萬有引力：是指任何物體之間相互具有吸引：是指任何物體之間相互具有吸引力的性質，其吸引力稱為萬有引力

8、。力的性質，其吸引力稱為萬有引力。15 重力重力：地球對物體的引力稱為重：地球對物體的引力稱為重力，或稱為重量。力，或稱為重量。大小為：大小為：g gmgmg， g g：重力加速度。：重力加速度。 液體的容重：液體的容重：是指單位體積液體所具是指單位體積液體所具有的重量。有的重量。 國際單位：國際單位： n nm m3 339.8gmgvvkn m163.3.粘滯性粘滯性17牛頓內摩擦定律：牛頓內摩擦定律：dutadydudy或或dydu流速梯度流速梯度為動力粘滯系數(shù)為動力粘滯系數(shù)18為運動粘滯系數(shù)，國際單位：為運動粘滯系數(shù)，國際單位：m m2 2/s/sn牛頓內摩擦定律的適用條件：牛頓內摩擦

9、定律的適用條件：n 層流運動和牛頓液體。層流運動和牛頓液體。n粘滯性是產生水頭損失的根本原因粘滯性是產生水頭損失的根本原因194. 液體的液體的壓縮性壓縮性 壓縮性：液體受壓后體積要縮小，壓壓縮性：液體受壓后體積要縮小，壓力撤除后也能恢復原狀，這種性質稱為液力撤除后也能恢復原狀，這種性質稱為液體的壓縮性或彈性。體的壓縮性或彈性。 用體積壓縮率或體積模量用體積壓縮率或體積模量k k來描述液體來描述液體的壓縮性。的壓縮性。dvvdp 為體積壓縮系數(shù)，單位為為體積壓縮系數(shù)，單位為m m2 2/n/n201k k k值越大，表示值越大，表示液體愈不容易壓縮。液體愈不容易壓縮。對一般水利工程來說對一般水

10、利工程來說，可認為水不可壓縮，可認為水不可壓縮的。但在有壓管道中的。但在有壓管道中水擊計算時，則必須水擊計算時，則必須考慮水的壓縮性。考慮水的壓縮性。5. 液體的液體的表面張力表面張力 表面張力：自由表面張力：自由表面上液體分子由一表面上液體分子由一受兩側分子引力不平受兩側分子引力不平衡，使自由面上液體衡，使自由面上液體分子受有極其微弱的分子受有極其微弱的拉力拉力 表面張力僅在自表面張力僅在自由表面存在，液體內由表面存在，液體內部并不存在部并不存在。21表面張力示意圖表面張力示意圖毛細管現(xiàn)象毛細管現(xiàn)象226.汽化壓強汽化壓強 汽化壓強是指液體汽化和凝結達汽化壓強是指液體汽化和凝結達到平衡時液面

11、的壓強。汽化壓強隨液到平衡時液面的壓強。汽化壓強隨液體的種類和溫度的不同而改變。水利體的種類和溫度的不同而改變。水利工程中的空化現(xiàn)象與液體的汽化壓強工程中的空化現(xiàn)象與液體的汽化壓強有關，需要注意。有關，需要注意。 綜上所述，液體的慣性、重力特綜上所述，液體的慣性、重力特性和粘滯性對液體運動有重要的影響，性和粘滯性對液體運動有重要的影響，而液體的可壓縮性、表面張力和汽化而液體的可壓縮性、表面張力和汽化壓強只有在特殊問題中才需要考慮，壓強只有在特殊問題中才需要考慮，請注意區(qū)分。請注意區(qū)分。237.理想液體的概念理想液體的概念 在水力學中液體分為理想液體和實際液在水力學中液體分為理想液體和實際液體。

12、體。 理想液體：就是把水看作絕對不可壓縮、理想液體：就是把水看作絕對不可壓縮、不能膨脹、沒有粘滯性、沒有表面張力的連不能膨脹、沒有粘滯性、沒有表面張力的連續(xù)介質。續(xù)介質。 有沒有考慮粘滯性：是理想液體和實際有沒有考慮粘滯性：是理想液體和實際液體的最主要差別。液體的最主要差別。24四四. .作用在液體上的力作用在液體上的力 按物理性質：重力、慣性力、彈性力、按物理性質：重力、慣性力、彈性力、摩擦力、表面張力。摩擦力、表面張力。 按特點分：表面力和質量力按特點分：表面力和質量力。1.表面力表面力 作用于液體的表面，其大小與受作用作用于液體的表面，其大小與受作用的表面面積成比例的力，稱為表面力。如的

13、表面面積成比例的力，稱為表面力。如摩擦力、水壓力、邊界對液體的反作用力摩擦力、水壓力、邊界對液體的反作用力252.質量力質量力 質量力是作用在每個液體質點上其大小質量力是作用在每個液體質點上其大小與液體的質量成正比。如重力、慣性力。與液體的質量成正比。如重力、慣性力。 單位質量液體所受到的質量力，稱為單位質量液體所受到的質量力，稱為單位質量力，用單位質量力，用 表示表示。mff f26五五. .水力學的研究方法水力學的研究方法1.1.理論分析理論分析2.2.科學試驗科學試驗等等等等27經典力學的基本原理：經典力學的基本原理：牛頓的三大定律、動量定律、動能定律牛頓的三大定律、動量定律、動能定律水

14、流運動的基本方程式：水流運動的基本方程式：連續(xù)性方程、能量方程、動量方程連續(xù)性方程、能量方程、動量方程1.理論分析理論分析282.2.科學試驗科學試驗（1 1）原型觀測）原型觀測（2 2）模型試驗）模型試驗（3 3）系統(tǒng)試驗）系統(tǒng)試驗（4 4）數(shù)值模擬）數(shù)值模擬29（1 1）原型觀測）原型觀測 在野外或水工建筑物現(xiàn)場，對水流運動在野外或水工建筑物現(xiàn)場，對水流運動進行觀測，收集第一性資料，為檢驗理論分進行觀測，收集第一性資料，為檢驗理論分析成果或總結某些基本規(guī)律提供依據(jù)。析成果或總結某些基本規(guī)律提供依據(jù)。30（2 2）模型試驗）模型試驗 當實際水流運動復雜，而理論分析困難，無法當實際水流運動復雜

15、，而理論分析困難，無法解決實際工程的水力學問題時采用。解決實際工程的水力學問題時采用。 指在實驗室內，以水力相似理論為指導，把實指在實驗室內，以水力相似理論為指導，把實際工程縮小為模型，在模型上預演相應的水流運動際工程縮小為模型，在模型上預演相應的水流運動，得出模型水流的規(guī)律性，再把模型試驗成果按照，得出模型水流的規(guī)律性，再把模型試驗成果按照相似關系換算為原型的成果以滿足工程設計的需要相似關系換算為原型的成果以滿足工程設計的需要31（3 3）系統(tǒng)試驗）系統(tǒng)試驗 在實驗室內，小規(guī)模的造成某種水流運動，用在實驗室內，小規(guī)模的造成某種水流運動，用已進行系統(tǒng)的實驗觀測，從中找到規(guī)律。已進行系統(tǒng)的實驗觀

16、測，從中找到規(guī)律。32（4 4）數(shù)值模擬）數(shù)值模擬 通過求解水流的運動方程來得到模擬區(qū)域內通過求解水流的運動方程來得到模擬區(qū)域內任意時刻任意位置力和運動要素的值。任意時刻任意位置力和運動要素的值。 先進先進性：采用計算機、流體計算軟件等高新技術。性：采用計算機、流體計算軟件等高新技術。經濟性：可給定不同的邊界條件，進行大量的模經濟性：可給定不同的邊界條件，進行大量的模擬，給出足夠多的力和運動要素值以進行分析。擬，給出足夠多的力和運動要素值以進行分析。33本章小結本章小結 1. 1. 水力計算技術的研究對象和內容。水力計算技術的研究對象和內容。 2 2課程的任務：研究以水為代表的課程的任務：研究以水為代表的機械運動規(guī)律及其在工程中的應用。機械運動規(guī)律及其在工程中的應用。 3 3液體的基本特性：易流動性、不液體的基本特性：易流動性、不易壓縮、均勻等向的連續(xù)介質。易壓縮、均勻等向的連續(xù)介質。4 4液體的主要物理特征：慣性液體的主要物理特征：慣性. .重力特重力特性性. .均質液體的質量與密度均質液體的質量與密度. .粘滯性粘滯性. .壓縮壓縮性性. .表面張力特性表面張力特性. .和汽化壓強。和汽化壓強。 34