水力學第四版復習資料整理

1、水力學概念1. 水力學： 是一門技術(shù)學科，它是力學的一個分支。水力學的任務是研究液體（主要是水）的平衡和機械運動的規(guī)律及其實際應用。2. 水力學： 分為 水靜力學 和 水動力學。3. 水靜力學：關(guān)于液體平衡的規(guī)律，它研究液體處于靜止（或相對平衡）狀態(tài)時，作用于液體上的各種力之間的關(guān)系。4. 水動力學：關(guān)于液體運動的規(guī)律，它研究液體在運動狀態(tài)時，作用于液體上的力與運動要素之間的關(guān)系，以及液體的運動特性與能量轉(zhuǎn)換等。5. 粘滯性： 當液體處于運動狀態(tài)時，若液體質(zhì)點之間存在著相對運動，則質(zhì)點間要產(chǎn)生內(nèi)在摩擦力抵抗其相對運動，這種性質(zhì)稱為液體的粘滯性，此內(nèi)摩擦力又稱為粘滯力。6. 連續(xù)介質(zhì)：一咱連續(xù)充

2、滿其所占據(jù)空間毫無空隙的連續(xù)體。7. 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、沒有表面張力的連續(xù)介質(zhì)。8. 質(zhì)量力： 通過所研究液體的每一部分質(zhì)量而作用于液體的、其大小與液體的質(zhì)量與比例的力。如重力、慣性力。9. 單位質(zhì)量力：作用在單位質(zhì)量液體上的質(zhì)量力。10. 絕對壓強：以設想沒有大氣存在的絕對真空狀態(tài)作為零點計量的壓強。p >011. 相對壓強：把當?shù)卮髿鈮篜a作為零點計量的壓強。p12. 真空： 當液體中某點的絕對壓強小于當?shù)貕簭?，即其相對壓強為負值時，則稱該點存在真空。也稱負壓。真空的大小用真空度Pk表示。13. 恒定流： 在流場中任何空間點上所有的運動要素都不

3、隨時間而改變，這種水流稱為恒定流。14. 非恒定流：流場中任何空間點上有任何一個運動要是隨時間而變化的，這種水流稱為非恒定流。15. 流管：在水流中任意取一微分面積dA,通過該面積周界上 的每一個點，均可作一根流線，這樣就構(gòu)成一個封閉的管狀曲面，稱為流管。16. 微小流束：充滿以流管為邊界的一束液流。17. 總流：有一定大小尺寸的實際水流。18. 過水斷面：與微小流束或總流的流線成正交的橫斷面。19. 流量：單位時間內(nèi)通過某一過水斷面的液體體積。Q20. 均勻流： 流線為相互平行的直線的水流21. 非均勻流：流線不是互相平行的直線的水流。按流線不平行和彎曲的程度，可分為漸變流和急變流兩種類型。

4、22. 漸變流： 當水流的流線雖然不是互相平行直線，但幾乎近于平行直線時稱為漸變流（或緩變流）。所以漸變流的情況就是均勻流。23. 急變流： 若水流的流線之間夾角很大或者流線的曲率半徑很小，這種水流稱為急變流。24 .水頭損失：因?qū)嶋H液體具有粘滯性，在流動過程中會產(chǎn)生 水流阻力，克服阻力就要耗損一部分機械能，轉(zhuǎn)化為熱能， 造成水頭損失。25 .沿程水頭損失：在固體邊界平直的水道中，單位重量的液 體自一斷面流至另一斷面所損失的機械能就叫做兩斷面之 間的水頭損失，這種水頭損失是沿程都有并隨沿程長度而增 力口的，所以又叫做沿程水頭損失。26 .濕周：液流過水斷面與固體邊界接觸的周界線叫做濕周。X27

5、 .層流：當流速較小時，各流層的液體質(zhì)點是有條不紊地運 動，互不混雜，這種型態(tài)的流動叫做層流。28 .湍流：當流速較大時，各流層的液體質(zhì)點形成渦體，在流 動過程中，互相混摻，這種型態(tài)的流動叫做湍流。29 .運動要素的脈動：當一系列參差不齊的渦體連續(xù)通過湍流 中某一定點時，必然會反映出這一定點上的瞬時運動要素（如流速、壓強等）隨時間發(fā)生波動的現(xiàn)象。30 .絕對粗糙度：固體邊界的表面總是粗糙不平的，粗糙表面 凸出高度叫做絕對粗糙度。31 .水力光滑面32 .水力粗糙面33.過渡粗糙面二、公式1. 慣性力：F= - ma2. 密度： p =3. 重力（重量）：G=mgdu4. T = T牛頓內(nèi)摩擦定

6、律dy相鄰液層接觸面的單位面積上所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力T的大小，與兩液層之間的速度差du成正比，與兩液層之間距 離dy成反比，同時與液體性質(zhì)有關(guān)。刀稱為動力粘度，簡稱粘度。牛頓內(nèi)摩擦定律：作層流運動的液體，相鄰液層間單位面積上所作用的內(nèi)摩擦力（或粘滯力），與流速梯度成正 比，同時與液體的性質(zhì)有關(guān)。_ de液體作層流運動時，相鄰液層之間所產(chǎn)生的切應力與剪切 變形速度成正比。所以粘滯性可視為液體抵抗剪切變形的 特性。5.運動粘度丫V 二一P6 .對于水，丫的經(jīng)驗公式為：0, 01775V 二1 + 0.0337t + 0. 0002211牛頓內(nèi)摩擦定律只能適用于一般液體，對于某些特殊液體是不適用 的。一

7、般把符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓流體， 反之稱為非牛 頓流體。7 .體積壓縮率p（ pa1）dVVK = dp體積壓縮率是液體體積有相對縮小率與壓強的增值之比。8 .體積模量K ,體積壓縮率的倒數(shù)9 .單位質(zhì)量力f=m與加速度有一樣的量綱10 .液體平衡微分方程分式?P?x ?p ?yfz物理意義：平衡液體中,靜水壓強沒某一方向的變化率與該方向單位體積上的質(zhì)量力相等。積分式dp= p (f xdx+f ydy+f zdy)11 .巴斯加原理p=po+ P (U-Uo)平衡液體中，邊界上的壓強 P0將等值地傳遞到液體內(nèi)的一切點上即當po增大或減小時，液體內(nèi)任意點的壓強也相應地增大或減小同 樣

8、數(shù)值。12 .靜止液體中任意點的靜水壓強計算公式(由z+：C)p=po+ p gh 或 p=p 0+ p g(z o-z)這一結(jié)論只適用于質(zhì)量力只有重力的同一種連續(xù)介質(zhì)。z為靜止液體內(nèi)任意點在坐標平面以上的幾何高度，稱為位置水頭;*是該點的測壓管內(nèi)液柱高度，稱為壓強水頭；z+tJ稱為測壓管水頭。P &13 .繞中心軸作等角速旋轉(zhuǎn)的液體z + 匚-= CPg 2g14 .相對壓強P = P Pa靜止液體相對壓強p= p gh15 .真空度p k = Pa-p '16.阿基米德原理Fp= p g（V2-Vi）= p gV作用于淹沒物體上的靜水總壓力只有一個鉛垂向上的力，其大小等于

9、該物體所排開的同體積的水重。=vA通過總流過水斷面的流量等于斷面平均流速與過水斷面面積的乘積。18 .恒定總流的連續(xù)性方程（三大基本方程之一）Q=/W產(chǎn)A2V2移項得Vj Ai二vi A?在不可壓縮液體恒定總流中，任意兩個過水斷面，其平均流速的大小 與過水斷面面積成反比，斷面大的地方流速小，斷面小的地方流速大。19 .不可壓縮理想液體恒定流微小流束的能量方程（伯努利方程）22Pia1v1P?口2V2Z1 + + 二功 + + pg 2gp g2gz單位重量液體位能p單位重量液體壓能P g單位重量液體動能2g通?？?不可壓縮實際液體恒定總流的能量方程22Pl a 1V1P2 0 2VzZi +

10、+ = Z2 + + + 匕pg 2gpg 2g20.總水頭Q V2+ "V21 .總水頭坡度(水力坡度)Hi - H2 %J 二二一22 .恒定總流的動量方程p 0 " P 2v2 一 |3 1 v,) = £ F其中 注意：(1)矢量式，標明方向。(2)輸出動量-輸入動量(3)計算機時未知力可假設一個方向,結(jié)果為正則方向正確，為負則與假設方向相反。23 .水力半徑24 .均勻流沿程水頭損失與切應力的關(guān)系式T 0= p gRJ25.雷諾數(shù)p vR vRRe 二 = TT1 V26 .達西公式I v2“入菽g27 .圓管層流的流速公式P g J F ?2、為-Go -）4TlpgJn r01Q 二8ti3271Vlhf 二7p gdz64X -Re28 .粘性底層厚度32. 8d3 a - rr-Re,人729. < 0. 3時，為光滑區(qū) o o伯拉修斯公式4000<Re<100.316K 二Re 4尼庫拉茲公式Re<10y = 2lg（Rev,X） - 0.830. 0.3 W二W 6時，為過渡光滑區(qū) o C柯列布魯克-懷特經(jīng)驗公式 3000<Re<1012.51?T=-2le（WV + |31 .> 6時，為粗糙區(qū)，即阻力平方區(qū)尼庫拉茲經(jīng)驗公式