【水力學(xué)】-水力學(xué)期末復(fù)習整理

學(xué)習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學(xué)習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學(xué)習資料學(xué)習資料水力學(xué)期末復(fù)習整理第一章緒論1.液體質(zhì)點：微觀上充分大，宏觀上充分小的液體微團。2.連續(xù)介質(zhì)：液體和氣體充滿一個空間時，分子間沒有間隙，其物理性質(zhì)和運動要素都是連續(xù)分布的。3.液體的易流動性：靜止時，液體不能承受切力及抵抗剪切變形的特性。4.液體的粘滯性：在運動狀態(tài)下，液體所具有抵抗剪切變形的能力。（理想液體無粘滯性）5.作用在液體上的力按作用特點分為質(zhì)量力（主力，慣性力）和表面力（壓力，切力。6.du呈過原點的正比例關(guān)系的dy液體第二章水靜力學(xué)基礎(chǔ)1.靜水壓強特點：①作用線垂直于作用面；②同一點處，靜水壓強各向等值。2.等壓面特性：質(zhì)量力與等壓面互相垂直。3.z：計算點的位置高度，即計算點距計算基準面的高度。第三章水動力學(xué)基礎(chǔ)1.描述液體運動的兩種方法：拉格朗日法；歐拉法。2.歐拉法的基本概念：流線：同一時刻與流場中各質(zhì)點運動速度矢量相

切的曲線。流線的性質(zhì)：①不相交或不突然轉(zhuǎn)折；②光滑連流管：在流場中取一封閉幾何曲線，在此曲線上各點作流線，則可構(gòu)成一管狀流動界面。流股：流管內(nèi)的液流，又稱為流束。過水斷面：垂直于流線簇所取的斷面。元流：過水斷面無限小的流股。總流：無數(shù)元流的總和。3.流量Q：單位時間內(nèi)流經(jīng)過水斷面的液體體積。Q<0流進；Q>0流出。4.液流分類：①恒定流與非恒定流：運動要素不隨時間變化的流動稱為恒定流；②均勻流與非均勻流：流線簇彼此呈平行直線的流動稱為均勻流。非均勻流中又分為漸變流和急變流。③有壓流與無壓流5.畢托管測流速；文丘里管（有壓管）測流量。第四章水流阻力與水頭損失1.水頭損失類型：沿程水頭損失hf；局部水頭損失hj。2.黏性底層：在實際液流中，由于液體與管壁間的附著力作用，在管壁上會有一層極薄的液體貼Re 附在管壁上不動，其流速為零。厚度32.81dRe 3.絕對粗糙度Δ：管壁粗糙突出的平均高度。4.<δ對紊流結(jié)構(gòu)基本上沒有影響，黏性底層成了紊流流核的天然光滑Δ>δ，管壁絕對粗糙度突出于黏性底層之外，并深入到紊流的流核之中，可使液流產(chǎn)生旋渦，加劇紊流的脈動，5.當量粗糙度：和工業(yè)管道沿程阻力系數(shù)相等的同直徑人工均勻粗糙管道的絕對粗糙度。6.局部邊界條件急劇改變是引起局部水頭損失的直接原因。水流的影響有：①導(dǎo)致液流中產(chǎn)生旋渦，加大水流的紊亂與脈動，增大液流的能量損失；②造成液流斷面流速重新分布，加大流速梯度及紊流附加切應(yīng)力，導(dǎo)致局部較集中的水頭損失。第五章有壓管流與孔口﹑管嘴出流1.（串聯(lián)，并聯(lián)，管網(wǎng)；長管與短管。短管：必須同時計算管路沿程水頭損失，局部水頭損失及流速水頭的管路。(L/d<1000)長管：管路流速水頭及局部水頭損失可以忽略不計的管路。(L/d>1000)第六章明渠水流1.棱柱形渠道：斷面形狀及尺寸沿程不變的渠道（h；非棱柱形渠道：斷面形狀及尺寸沿程變化的渠道（h。2.明渠均勻流發(fā)生的條件：屬于恒定流，流量沿渠道；渠道ni明渠均勻流的水力特性：是一種等深，等速直線

3.明渠底坡（渠道底坡i：渠道沿程單位長度內(nèi)的渠底高程變化值，又稱比降。明渠水力最佳斷面：渠道過水斷面面積A，糙率n（AQ最大；Q一定，A最小）4.判斷急流緩流的標準：微波波速急流；v<C，v=C，臨界流Fr=(v/c)2(Fr>1,hK(h<hk,5.斷面比能與斷面機械能的區(qū)別：斷面比能是斷面機械能的一部分，僅反映與流動特性相關(guān)的能量。6.臨界水深hk影響因素：斷面形狀和流量；i，n，斷面形狀，流量。7.水躍現(xiàn)象：在底坡突降或底坡由緩變陡折變處水跌現(xiàn)象：渠中水深在局部渠段內(nèi)呈突躍性增大的水力現(xiàn)象。8.明渠水流與有壓管流的水力特性有何差異？明渠水流具有自由表面，其表面處壓強為零，故又稱無壓流。明渠水流因斷面尺寸，底坡，糙率的變化，都可引起過水斷面，渠中水深和流速等一系列變化。有壓管流的基本特征是斷面形狀多為圓形，整個斷面上被水充滿無自主表面，管中運動，斷面流速沿程不變；總水頭線﹑測壓管水頭線及渠底線三者平行，因此水力坡度J﹑測壓管坡度Jp及渠底坡度i三者相等。

堰的分類：薄壁堰（H

0.67

；實用堰學(xué)習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考學(xué)習資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考0.67（ H

2.5

；寬頂堰（

2.5H

），

PhA,yD

hycDcIc

同時上漲，合力P大小及明渠水流。水文現(xiàn)象的特點：隨機性；周期性；地區(qū)性。河川徑流主要影響因素：降水；蒸發(fā)；下墊面因素；人類活動。計算題公式1.求轉(zhuǎn)軸所受的扭矩M：nd Dd

作用點不變6.繪制壓力體7./T/A1122Uv1122

;h60 2

8.總流連續(xù)性方程QvA；v

AvAddudy

Uh

;MF

dd2 2

dld2

9.元流伯諾里方程2.求運動黏度ν：

總水頭HCzpv2 2g p v2

p v2g重度N/m3 運動黏度的單位Pa/s

z 1 1 z1 2g

2 22 2g

運動黏度m2/s

總流伯諾里方程A

p v2 p

v2z 1 11 z 2

22 hp p

1 2g 2 2g WzC0ha1P98kN/m298kPa,9.8a

10.sP絕對壓強Pabs

PPP

PabsPa0v相對壓強PP0h-Pa真空度hPa0v

Fv

v

);其中s可以換為xyzvP v

s 22s

11sz

1

11.層流和穩(wěn)流的判斷標準——臨界雷諾數(shù)求側(cè)壁測壓管液面高度h21hh3hh2

Revd

(液流實際雷諾數(shù))1 2 5.求靜水總壓力及作用點

ReReKReReK

2320時，層流；2320時，穩(wěn)流學(xué)習資料

RAd學(xué)習資料學(xué)習資料t10C時，水的為： 0.01775

0.0131(cm2/s)

C1Ryn10.0337t0.000221t2

y2.5

0.130.75 R(

0.1)1cot2n1cot2nn(b2hb2h沿程阻力系數(shù)64

dd4a)2

v2hj 2gh

(表示局部阻力系數(shù))Reh

l v2

14.短管水力計算f d2g12.布拉休斯公式0.3164

短管自由出流：Re0.25

(Re105)穩(wěn)流水力光滑區(qū)公式

H00200

v2hv2g 2g WvvH H002v2hvJ謝才公式J

0 2g 2g WRJvCRJ

h;J fhl

;QAvK

短管淹沒出流謝才系數(shù)常用下述經(jīng)驗公式計算：

H00000h h hhHHhH0 W

fi ji曼寧公式R6C1 1R6n

15.梯形斷面渠道水力計算已知b,m,i,n,h0,求Q先計算A，，R，C，再帶入謝才公式（12）iz/ln0.03其y1.5 1.5n0.03巴甫洛夫斯基公式0已知Q，bmnh求i0

直角三角形薄壁堰iQ2K2

;KAC R(流量模數(shù))

H.05~.2,Q.m3/sQ343H7

m3/s）0i越大，渠中正常水深h越小底坡值i一般取3位有效數(shù)字000已知Q，inm，求渠道過水斷面尺寸b和h選定h求b(繪制Kb);00選定b,求繪制Kh曲線）0 0已知b,m,i,Q,h0,求糙率nC1R1nAR2i1n Q6 3n Q16.Fr=(v/c)2=v2/gH(Fr>1,急流；Fr<1，緩流；Fr=1，臨界流)K臨界底坡i g KCBK 2CBK K0,急坡渠道，有hh0K K17.18.堰流流量公式：0Q0

b 2gH32(側(cè)收縮系數(shù)，2矩形薄壁堰

bc淹沒系數(shù)，自由出流b0.0027 Bb b2 H 2(0.405 0.03 梯形薄壁堰

H B

BHPQ50L/s時，m0.421．定解問題（1）基本方程：圣維南方程組 AQq

(連續(xù)方程) t x lQ

(Q2)gAZ

gAS

0

動量方程）t x A x f（2）定解條件：初始條件和邊界條件條件1：水位邊界條件已知 t下游邊界：Z=4.0+1.5sin( )(m) 12條件2：流量邊界條件已知 上游邊界：Q=500(m3/s) t下游邊界：Z=4.0+1.5sin( )(m) 12條件3：水位—流量關(guān)系條件已知 A=20km2 t下游邊界：Z=4.0+1.5sin( )(m) 122．差分格式 Q Q j

CZj

j

CZ Dj j jEjQj

GQj

j

FZj

j

FZ j j j3．計算方法追趕法：邊界條件的追趕關(guān)系條件1：水位邊界條件已知QZj

Sj1

T Qj1

j1 j

Pj

V Qj1

j1條件2：流量邊界條件已知Z S j

j

T Zj1

j1P V Zjjjj條件3：水位—流量關(guān)系條件已知可線性化處理后，按照條件2方法進行計算。4．程序框圖開始開始上邊界條件計算數(shù)組說明計算追趕系數(shù)數(shù)組基本數(shù)據(jù)下邊界條件計算單位換算回代計算水位流量初始條件賦值輸出計算結(jié)果時間步長循環(huán)結(jié)束5．成果分析基于教科書附錄中的FORTRAN代碼，自主轉(zhuǎn)換編譯為VisualC#程序進行成果分析。程序說明（1）紅色曲線代表流量過程線48，黑色代表水位流量過程線48h，通過對各參數(shù)進行設(shè)置，自動繪出過程線，并能將數(shù)據(jù)結(jié)果輸出到TXT文檔。（2）因部分斷面流量起伏較大或水位起伏較小，致使曲線無法顯示或不便進行觀察比較，故可通過乘以縮放倍比對曲線進行調(diào)整（同一條件下選擇最優(yōu)縮放倍比。（3）本程序的重要優(yōu)勢在于可對計算中的重要參數(shù)進行迅速調(diào)整，簡單明了模擬出其對河道水流計算的影響程度和作用情況。（4）本程序無法繪制同一條件下不同斷面流量（或水位）過程線，因而給斷面情況對比分析帶來一定的不便。編譯結(jié)果編譯結(jié)果界面如下圖所示（根據(jù)題意，以斷面1、1、1、21為例：1）條件1結(jié)果（水位縮放倍比5，流量縮放倍比0.：1：6：16：21：2）條件2結(jié)果（水位縮放倍比2，流量縮放倍比0.1：斷面:1：6：16：21：2）條件3結(jié)果（水位縮放倍比5，流量縮放倍比0.1：1：6：16：斷面21：規(guī)律分析（1）水位過程線分析：條件1中越往下游，水位不斷上漲，最高水位緩慢左移；隨時間推移，逐漸由水平線轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的三角函數(shù)曲線。條件2中上中游水位過程線形狀與上游流量過程線類似，下游形狀與三角函數(shù)曲線相同。條件3中越往下游，水位不斷上漲，最高水位增幅較大且緩慢左移；全過程的三角函數(shù)曲線形狀由扁平逐漸趨于穩(wěn)定。（2）流量過程線分析：條件1中越往下游，曲線緩慢左移（洪峰提前，各斷面洪峰值23中越往下游，曲線緩慢左移（洪峰提前，各斷面洪峰值變幅較小；全過程曲線形狀與水位類似，但變幅更大。（3）整體分析：依據(jù)洪水的疊加效應(yīng)，越往下游洪量越集中，洪峰有提前的趨向。（4）穩(wěn)定性分析：本題中的0.75，Preissmann格式的穩(wěn)定條件是無條件穩(wěn)定，值條件（或原微分方程解的性質(zhì)）=DT*C，因而可考慮通過對時間步DXDTDXDT取10mi，DX取1k（可取0-1.6k。（5）在對各斷面進行繪圖時可發(fā)現(xiàn)，初始水位和流量的取值對計算結(jié)果影響很小，并且這種影響將隨著計算時刻的推移而逐漸消失，一般持續(xù)時間為前3-5小時。參數(shù)敏感性分析由前段時間的學(xué)習可知，一維模型的建立有如下假定條件：（1）河道水位較高且漫灘時，假定主槽和灘地同時向下游輸送流量，但輸送流速不同；（可以相等，也可以不相等；（3）一般情況下，干流與匯入支流的夾角較大，支流集中入流q入

的動量沿干流流向的分動量可忽略，即分動量Vx

0；（4）假定水密度為常數(shù)，即不隨水溫、氣壓而改變；（5）假定模擬的河段為定床情況，即不考慮河床的沖淤變化和人類活動的影響；（6）假定河道水面無橫比降；（7）假定非恒定流的摩阻公式可