水力學第四章第四節(jié)課件

4水動力學基本原理4水動力學基本原理14.1理想液體運動的微分方程4.2理想液體的伯努利方程4.3實際液體恒定元流的能量方程4.4均勻流與非均勻流4.5實際液體恒定總流的能量方程4.6恒定總流的動量方程4.7因次分析4.1理想液體運動的微分方程4.2理想液體的伯努2當流線為相互平行的直線時，或不存在位變加速度的流動4.4均勻流與非均勻流4.4.0定義當流線為相互平行的直線時，或不存在位變加31

過水斷面為平面，且其形狀和尺寸沿程不變4.4.1均勻流的特征1

過水斷面為平面，且其形狀和尺寸沿程不變4.4.142同一流線上不同處的流速相等，沿程各過水斷面的流速分布形狀相同、斷面平均流速相等。uAuBuB=uA2同一流線上不同處的流速相等，沿程各過水斷面uA52同一流線上不同位置處流速相等，沿程各過水斷面的流速分布形狀相同、斷面平均流速相等。uA=uBuBuA2同一流線上不同位置處流速相等，沿程各過水斷uA62同一流線上不同位置處流速相等，沿程各過水斷面的流速分布、斷面平均流速相等。不同流線上的速度可以不同。vA=vBvBvA2同一流線上不同位置處流速相等，沿程各vA73過水斷面上動水壓強分布規(guī)律和靜水壓強分布規(guī)律相同，即同一過水斷面上各點的測壓管水頭相等，但不同流程的過水斷面上,測壓管水頭不相同。

3過水斷面上動水壓強分布規(guī)律和靜水壓強分8z21122z1C1C2p2

γ

p1

γ

C1

≠C2z21122z1C1C2p2γp1γC1≠91

過水斷面為平面，且其形狀和尺寸沿程不變2同一流線上不同處流速相等，沿程各過水斷面的流速分布形狀相同、斷面平均流速相等。4.4.1均勻流的特征3過水斷面上動水壓強分布規(guī)律與靜水壓強分布規(guī)律相同，即在同一過水斷面上各點的測壓管水頭相等，但不同流程的過水斷面上的測壓管水頭不相同。

1

過水斷面為平面，且其形狀和尺寸沿程不變2100zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA證明：從運動的液體中沿過水斷面方向取一個微元柱體0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA證明：110zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA質(zhì)量力有重力、n方向無慣性力

動水壓力、重力在垂直于水流方向n的投影為

0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA質(zhì)量力有重力120zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在垂直于水流方向n的投影為

0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在130zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在垂直于水流方向n的投影為

0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在140zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在垂直于水流方向n的投影為

0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在15若流線不是相互平行的直線，稱非均勻流。按流線不平行和彎曲的程度，可將非均勻流分為兩種類型1漸變流（緩變流）

2急變流4.4.2非均勻流若流線不是相互平行的直線，稱非均勻流。按161漸變流（緩變流）流線雖不平行，但接近平行直線；流線之間夾角小，或流線曲率半徑較大，均可視為漸變流。漸變流的極限就是均勻流1漸變流（緩變流）流線雖不平行，但接近平行直17標準通過試驗比較確定。如果假定的漸變流斷面上，動水壓強分布近似為靜水壓強分布規(guī)律，并且所求出的動水壓力和實際情況（試驗）較為吻合，則可視為漸變流斷面。標準通過試驗比較確定。如果假定的漸變流斷18本質(zhì)沿流動垂直的方向慣性力（加速度）可以忽略不計。例如，離心力。本質(zhì)沿流動垂直的方向慣性力（加速度）19漸變流流動區(qū)域漸變流過水斷面一個逐漸擴散的管道，如果漸變段很長，則可認為是漸變流流動區(qū)域漸變流流動區(qū)域漸變流過水斷面一個逐漸擴散的管道，如果漸變段很20H11cc00d2A漸變流斷面v0vc水箱的來流斷面和收縮斷面是漸變流斷面H11cc00d2A漸變流斷面v0vc水箱的來流斷面和收縮斷2111管道出口斷面1-1是漸變流斷面11管道出口斷面1-1是漸變流斷面22管道或明渠突然擴散和突然縮小附近為急變流突然縮小突然擴大管道或明渠突然擴散和突然縮小附近為急變流突然縮小突然擴大23漸變流區(qū)域和斷面漸變流區(qū)域和斷面漸變流區(qū)域和斷面漸變流區(qū)域和斷面24判斷漸變流與水流邊界關(guān)系密切漸變流：水流邊界平行的直線邊界處的水流急變流：管道轉(zhuǎn)彎斷面突然擴大或縮小明渠水面急劇變處判斷漸變流與水流邊界關(guān)系密切漸變流：水流邊25漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律固體邊界約束的漸變流過水斷面動水壓強符合靜水壓強分布規(guī)律漸變流漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律漸變流26漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律：水流射入大氣中時的漸變流斷面，動水壓強不服從靜水壓強分布規(guī)律例如，孔口收縮斷面，其上流線近似平行，各點均與大氣接觸，壓強約為大氣壓強。

漸變流漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律：漸變流27漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律固體邊界約束的漸變流過水斷面，動水壓強符合靜水壓強分布規(guī)律水流射入大氣中時的漸變流斷面，動水壓強不服從靜水壓強分布規(guī)律。

漸變流漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律漸變流28H11cc00d2Ap0v0H11cc00d2Ap0v0292急變流流線間交角很大，或流線曲率半徑很小的流動

本質(zhì)

沿流動垂直方向存在慣性力，如離心力特征

急變流斷面上動水壓強不符合靜水壓強分布規(guī)律2急變流流線間交角很大，或流線曲率半徑很小的流動本質(zhì)30H11cc00d2A急變流區(qū)域H11cc00d2A急變流區(qū)域31兩種典型的水流水流流過凸曲面（立面轉(zhuǎn)彎）水流流過凹曲面（立面轉(zhuǎn)彎）兩種典型的水流水流流過凸曲面（立面轉(zhuǎn)彎）水流流過凹曲面（立32水流流過凸曲面（立面轉(zhuǎn)彎）nRgaHγH水流流過凸曲面（立面轉(zhuǎn)彎）nRgaHγH33水流流過凸曲面（立面轉(zhuǎn)彎）nRgaHλγH<γH水流流過凸曲面（立面轉(zhuǎn)彎）nRgaHλγH<γ34ngaR水流流過凹曲面（立面轉(zhuǎn)彎）

HaγH

λγHngaR水流流過凹曲面（立面轉(zhuǎn)彎）HaγHλγH353管道平面轉(zhuǎn)彎nsR111-1剖面管道頂部壓強分布3管道平面轉(zhuǎn)彎nsR111-1剖面管道頂部壓強分布364水動力學基本原理4水動力學基本原理374.1理想液體運動的微分方程4.2理想液體的伯努利方程4.3實際液體恒定元流的能量方程4.4均勻流與非均勻流4.5實際液體恒定總流的能量方程4.6恒定總流的動量方程4.7因次分析4.1理想液體運動的微分方程4.2理想液體的伯努38當流線為相互平行的直線時，或不存在位變加速度的流動4.4均勻流與非均勻流4.4.0定義當流線為相互平行的直線時，或不存在位變加391

過水斷面為平面，且其形狀和尺寸沿程不變4.4.1均勻流的特征1

過水斷面為平面，且其形狀和尺寸沿程不變4.4.1402同一流線上不同處的流速相等，沿程各過水斷面的流速分布形狀相同、斷面平均流速相等。uAuBuB=uA2同一流線上不同處的流速相等，沿程各過水斷面uA412同一流線上不同位置處流速相等，沿程各過水斷面的流速分布形狀相同、斷面平均流速相等。uA=uBuBuA2同一流線上不同位置處流速相等，沿程各過水斷uA422同一流線上不同位置處流速相等，沿程各過水斷面的流速分布、斷面平均流速相等。不同流線上的速度可以不同。vA=vBvBvA2同一流線上不同位置處流速相等，沿程各vA433過水斷面上動水壓強分布規(guī)律和靜水壓強分布規(guī)律相同，即同一過水斷面上各點的測壓管水頭相等，但不同流程的過水斷面上,測壓管水頭不相同。

3過水斷面上動水壓強分布規(guī)律和靜水壓強分44z21122z1C1C2p2

γ

p1

γ

C1

≠C2z21122z1C1C2p2γp1γC1≠451

過水斷面為平面，且其形狀和尺寸沿程不變2同一流線上不同處流速相等，沿程各過水斷面的流速分布形狀相同、斷面平均流速相等。4.4.1均勻流的特征3過水斷面上動水壓強分布規(guī)律與靜水壓強分布規(guī)律相同，即在同一過水斷面上各點的測壓管水頭相等，但不同流程的過水斷面上的測壓管水頭不相同。

1

過水斷面為平面，且其形狀和尺寸沿程不變2460zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA證明：從運動的液體中沿過水斷面方向取一個微元柱體0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA證明：470zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA質(zhì)量力有重力、n方向無慣性力

動水壓力、重力在垂直于水流方向n的投影為

0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA質(zhì)量力有重力480zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在垂直于水流方向n的投影為

0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在490zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在垂直于水流方向n的投影為

0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在500zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在垂直于水流方向n的投影為

0zpp+dpndAdnpg0z+dzαdA動水壓力、重力在51若流線不是相互平行的直線，稱非均勻流。按流線不平行和彎曲的程度，可將非均勻流分為兩種類型1漸變流（緩變流）

2急變流4.4.2非均勻流若流線不是相互平行的直線，稱非均勻流。按521漸變流（緩變流）流線雖不平行，但接近平行直線；流線之間夾角小，或流線曲率半徑較大，均可視為漸變流。漸變流的極限就是均勻流1漸變流（緩變流）流線雖不平行，但接近平行直53標準通過試驗比較確定。如果假定的漸變流斷面上，動水壓強分布近似為靜水壓強分布規(guī)律，并且所求出的動水壓力和實際情況（試驗）較為吻合，則可視為漸變流斷面。標準通過試驗比較確定。如果假定的漸變流斷54本質(zhì)沿流動垂直的方向慣性力（加速度）可以忽略不計。例如，離心力。本質(zhì)沿流動垂直的方向慣性力（加速度）55漸變流流動區(qū)域漸變流過水斷面一個逐漸擴散的管道，如果漸變段很長，則可認為是漸變流流動區(qū)域漸變流流動區(qū)域漸變流過水斷面一個逐漸擴散的管道，如果漸變段很56H11cc00d2A漸變流斷面v0vc水箱的來流斷面和收縮斷面是漸變流斷面H11cc00d2A漸變流斷面v0vc水箱的來流斷面和收縮斷5711管道出口斷面1-1是漸變流斷面11管道出口斷面1-1是漸變流斷面58管道或明渠突然擴散和突然縮小附近為急變流突然縮小突然擴大管道或明渠突然擴散和突然縮小附近為急變流突然縮小突然擴大59漸變流區(qū)域和斷面漸變流區(qū)域和斷面漸變流區(qū)域和斷面漸變流區(qū)域和斷面60判斷漸變流與水流邊界關(guān)系密切漸變流：水流邊界平行的直線邊界處的水流急變流：管道轉(zhuǎn)彎斷面突然擴大或縮小明渠水面急劇變處判斷漸變流與水流邊界關(guān)系密切漸變流：水流邊61漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律固體邊界約束的漸變流過水斷面動水壓強符合靜水壓強分布規(guī)律漸變流漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律漸變流62漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律：水流射入大氣中時的漸變流斷面，動水壓強不服從靜水壓強分布規(guī)律例如，孔口收縮斷面，其上流線近似平行，各點均與大氣接觸，壓強約為大氣壓強。

漸變流漸變流斷面上動水壓強分布規(guī)律：漸