水力學(xué)課件(主講人：華北水利水電學(xué)院孫東坡教授).ppt

中央廣播電視大學(xué) 水力水電工程專業(yè)(?？? 水力學(xué),主講人：孫東坡教授,第一講 緒論和水靜力學(xué),第一章: 緒論,（一）水力學(xué)的性質(zhì)與任務(wù),1.性質(zhì)：水利水電工程專業(yè),的技術(shù)基礎(chǔ)課,2.任務(wù)：研究液體在靜止與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下力學(xué)規(guī)律及其工程應(yīng)用,3.研究對(duì)象：以水為代表，反映宏觀運(yùn)動(dòng)特征的液體,4.在水電工程中的應(yīng)用： （1）確定水力荷載,4.在水電工程中的應(yīng)用： （1）確定水力荷載,F,（2）確定過流能力,（3）分析水流流動(dòng)形態(tài),（4）水流能量的利用與消散,（5）特殊水力學(xué)問題,(二)液體的基本特征,1.易流動(dòng)性：流動(dòng)連續(xù)的變形,2.連續(xù)介質(zhì)：由質(zhì)點(diǎn)組成的無空,隙連續(xù)體,(3) 粘滯性 (4) 可壓縮性 (5) 表面張力特性和汽化壓強(qiáng),(三)液體的主要物理性質(zhì),慣性,(2) 重力特性,水=1000kg/m3,水=9800N/m3,(1) 慣性 (2) 重力特性 (3) 粘滯性,(1) 慣性 (2) 重力特性 (3) 粘滯性,（1）產(chǎn)生液體流動(dòng)速度的不均勻分布 （2）產(chǎn)生液體流動(dòng)中的能量損失,粘滯性引起 ：,平板邊界的模擬流動(dòng),明渠流速分布,牛頓內(nèi)摩擦定律：,動(dòng)力粘滯系數(shù),適用范圍：1)牛頓流體,2)層流運(yùn)動(dòng),1.理想液體：忽略粘滯性的液體 2.實(shí)際液體：存在粘滯性的液體,(四)液體的兩種分類:,1.表面力：壓力、剪切力等,（五）液體所受外力的分類：,2.質(zhì)量力 ：重力、離心慣性力等,(一)靜水壓強(qiáng)： 1靜水壓強(qiáng)的兩個(gè)特性：,第二章 水靜力學(xué),（1）垂直指向受壓面,（2）大小與受壓面方向無關(guān),（1）方向：垂直指向受壓面,（2）大小：與受壓面方位無關(guān),2.等壓面與連通器原理：,只受重力作用,連通的同,種靜止液體內(nèi), 等壓面是,水平面,3. 靜水壓強(qiáng)基本公式,z位置水頭,p/壓強(qiáng)水頭,在靜止液體內(nèi)部任何,一點(diǎn)的 z+p/= 常數(shù),z+p/= 常數(shù),z+p/= 常數(shù),z+p/測(cè)壓管水頭,4. 壓強(qiáng)的三種表示方法:,絕對(duì)壓強(qiáng) p 相對(duì)壓強(qiáng) p 真空壓強(qiáng) pv,僅當(dāng)p0時(shí)pv存在,1pa(工程大氣壓) =98000N/m2=98KN/m2,壓強(qiáng)計(jì)量單位換算,例1:,靜止液體中A點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)p1=8KN/m2, B點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)p2=78KN/m2，求A點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)，B點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)和真空度，A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差。,解: A點(diǎn),相對(duì)壓強(qiáng) p1= 8KN/m2 絕對(duì)壓強(qiáng) p1 = pa+p1=98+8 =106KN/m2 P10, 真空度不存在,解: B點(diǎn),絕對(duì)壓強(qiáng) p2 = 78KN/m2 相對(duì)壓強(qiáng) p2 = p2-pa=78-98 = -20KN/m2 真空度 pv = p2 =20KN/m2,解: A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差,PA- pB=106-78=28 KN/m2 (以絕對(duì)壓強(qiáng)計(jì)) pA- pB =8-(-20)=28 KN/m2 (以相對(duì)壓強(qiáng)計(jì)),如圖示復(fù)式比壓計(jì), 已知油的比重為0.8, 水銀的比重13.6,例2:,求A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差?,解：計(jì)算如下,1.平面壁靜水總壓力 （1）圖解法： 大?。篜=b -壓強(qiáng)分布圖面積,方向: 垂直指向受壓面,（二）靜水總壓力的計(jì)算,A,B,C,作用線：過壓強(qiáng)分布圖形心,A,B,C,大小: P=pcA, pc形心處壓強(qiáng) 方向: 垂直指向受壓平面,(2) 解析法:,例3:,引水涵管進(jìn)口高h(yuǎn)=1m, 寬b=1m, H1=5m， H2=2m, =45,矩形蓋板與壩鉸接, 不計(jì)摩擦及蓋板重，求提升蓋板所需力F。,(1)下游無水 (2)下游有水,例3:,(1)下游無水時(shí),例3:,(1)下游無水時(shí),hc =H1-0.5h=4.5m P =hcA= 62.18KN,對(duì)鉸O取矩, F=45.95KN,例3:,(2)下游有水時(shí),例3:,(2)下游有水時(shí),p=(H1-H2) =29.40KN/m2,P=pA=41.45KN,其合力為,對(duì)鉸O取矩,(1) 水平分力:Px=pcAx=hcAx (2) 鉛垂分力: Pz=V,2. 曲面壁靜水總壓力,(5) 水平分力的確定,(6) 壓力體剖面圖的繪制,例4：盛水容器寬度為b，圓弧曲面BC半徑為R。繪出平面AB 的壓強(qiáng)分布圖，曲面BC的壓力體剖面圖及水平分力的壓強(qiáng)分布圖，確定鉛垂分力的大小