北航水力學(xué)課件課程總結(jié)

1、課 程 總 結(jié)1概念：概念：1. 1. 流體的物理性質(zhì)流體的物理性質(zhì)動(dòng)力粘性系數(shù)動(dòng)力粘性系數(shù)( (粘度粘度) ) 運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)現(xiàn)象：現(xiàn)象： 輸運(yùn)現(xiàn)象，粘滯現(xiàn)象輸運(yùn)現(xiàn)象，粘滯現(xiàn)象公式和計(jì)算：公式和計(jì)算：（牛頓粘性定律，一維）（牛頓粘性定律，一維）dudy流體流體不可壓縮流體不可壓縮流體 可壓縮流體可壓縮流體牛頓流體牛頓流體 非牛頓流體非牛頓流體粘性粘性應(yīng)變率應(yīng)變率課 程 總 結(jié)22. 2. 流體靜力學(xué)流體靜力學(xué)現(xiàn)象：現(xiàn)象： 流體平衡（或流體靜止）流體平衡（或流體靜止）公式和計(jì)算：公式和計(jì)算：（流體平衡微分方程）（流體平衡微分方程）fP Pzc（重力場(chǎng)中（重力場(chǎng)中均質(zhì)均質(zhì)流體平衡基本方

2、程）流體平衡基本方程）計(jì)算靜止液體中某一點(diǎn)的壓強(qiáng)計(jì)算靜止液體中某一點(diǎn)的壓強(qiáng)確定等壓面確定等壓面課 程 總 結(jié)3概念：概念：質(zhì)量力質(zhì)量力，單位質(zhì)量力，表面力，靜力學(xué)壓強(qiáng)，單位質(zhì)量力，表面力，靜力學(xué)壓強(qiáng)，絕對(duì)壓強(qiáng)，絕對(duì)壓強(qiáng)，表壓表壓，真空度，真空度，測(cè)壓管，壓強(qiáng)水頭，位置水頭，測(cè)壓管水頭測(cè)壓管，壓強(qiáng)水頭，位置水頭，測(cè)壓管水頭等壓面，壓力中心，等壓面，壓力中心，壓力體壓力體計(jì)算平壁上的總壓力和壓力中心計(jì)算平壁上的總壓力和壓力中心計(jì)算二維曲壁上的總壓力和壓力中心計(jì)算二維曲壁上的總壓力和壓力中心( (解析法，作圖法，利用壓力體的概念解析法，作圖法，利用壓力體的概念) )課 程 總 結(jié)4概念：概念：3.

3、3. 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)流體運(yùn)動(dòng)學(xué)拉格朗日法，歐拉法，拉格朗日法，歐拉法，隨體導(dǎo)數(shù)隨體導(dǎo)數(shù)，跡線(xiàn)，跡線(xiàn)，流線(xiàn)流線(xiàn)，染色線(xiàn)，染色線(xiàn)，恒定流（定常流），非恒定流（非定常流），恒定流（定常流），非恒定流（非定常流），流管，流束，元流，總流，流管，流束，元流，總流，過(guò)過(guò)流截面流截面，流量，流量，均勻流，漸變流，急變流，均勻流，漸變流，急變流，角變形率，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，渦量，角變形率，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，渦量，無(wú)旋流動(dòng)，有旋流動(dòng)無(wú)旋流動(dòng)，有旋流動(dòng)現(xiàn)象：現(xiàn)象： 流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)課 程 總 結(jié)5拉格朗日法表達(dá)式和歐拉法表達(dá)式的相互轉(zhuǎn)換拉格朗日法表達(dá)式和歐拉法表達(dá)式的相互轉(zhuǎn)換求跡線(xiàn)方程求跡線(xiàn)方程求流線(xiàn)方程求流線(xiàn)方程公

4、式和計(jì)算：公式和計(jì)算：,dxdyuvdtdt（跡線(xiàn)（跡線(xiàn)微分方程）微分方程）dxdyuv（流線(xiàn)（流線(xiàn)微分方程）微分方程）1122V AV A（均質(zhì)恒定總流的連續(xù)方程）（均質(zhì)恒定總流的連續(xù)方程）?DdVDtdtt（隨體導(dǎo)數(shù)）（隨體導(dǎo)數(shù)）0V（不可壓縮流體的連續(xù)方程的微分形式）（不可壓縮流體的連續(xù)方程的微分形式）12zvuxy（轉(zhuǎn)動(dòng)角速度）（轉(zhuǎn)動(dòng)角速度）課 程 總 結(jié)6概念：概念：4. 4. 理想流體動(dòng)力學(xué)理想流體動(dòng)力學(xué)理想流體（無(wú)粘流體），理想流體（無(wú)粘流體），靜壓靜壓，靜壓管（測(cè)壓管），靜壓管（測(cè)壓管），皮托管皮托管，總水頭，速度水頭，總水頭，速度水頭，勢(shì)流，勢(shì)流，速度勢(shì)速度勢(shì)，流函數(shù)，流網(wǎng)，

5、流函數(shù)，流網(wǎng)，均勻流，點(diǎn)源均勻流，點(diǎn)源/ /點(diǎn)匯，點(diǎn)渦點(diǎn)匯，點(diǎn)渦現(xiàn)象：現(xiàn)象：沿流線(xiàn)機(jī)械能如何變化沿流線(xiàn)機(jī)械能如何變化公式和計(jì)算：公式和計(jì)算：（沿流線(xiàn)的伯努利方程（沿流線(xiàn)的伯努利方程/ /能量方程）能量方程）2211221222VPVPzzggV （速度勢(shì)）（速度勢(shì)）, vuxy （流函數(shù)）（流函數(shù)）課 程 總 結(jié)7概念：概念：5. 5. 粘性流體動(dòng)力學(xué)粘性流體動(dòng)力學(xué)粘性流體，沿程損失，局部損失，粘性流體，沿程損失，局部損失，水力坡度，文丘里管，控制體，流體系統(tǒng)水力坡度，文丘里管，控制體，流體系統(tǒng)現(xiàn)象：現(xiàn)象： 沿流線(xiàn)沿流線(xiàn)/ /總流總流 機(jī)械能如何變化機(jī)械能如何變化公式和計(jì)算：公式和計(jì)算：（沿總

6、流的伯努利方程（沿總流的伯努利方程/ /能量方程）能量方程）2211 1222121 222wpVpVzzhggoutinFQ VV（恒定總流的動(dòng)量方程）（恒定總流的動(dòng)量方程）漸變流的過(guò)流截面上的流動(dòng)規(guī)律（漸變流的過(guò)流截面上的流動(dòng)規(guī)律（P63P63）課 程 總 結(jié)8概念：概念：6. 6. 層流、紊流及水頭損失層流、紊流及水頭損失層流，紊流（湍流），層流，紊流（湍流），雷諾數(shù)雷諾數(shù)，臨界雷諾數(shù)，臨界雷諾數(shù)，水力半徑，濕周，水力半徑，濕周，粘性底層，水力光滑管，水力粗糙管，粘性底層，水力光滑管，水力粗糙管，邊界層，層流邊界層，紊流邊界層邊界層，層流邊界層，紊流邊界層現(xiàn)象：現(xiàn)象： 雷諾實(shí)驗(yàn)，尼古拉茲

7、實(shí)驗(yàn)（莫迪圖），雷諾實(shí)驗(yàn)，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)（莫迪圖），邊界層分離邊界層分離公式和計(jì)算：公式和計(jì)算：（管流）（管流）ReVLLd（管流管流/明渠流）明渠流）Re2000cRe500cLR課 程 總 結(jié)9問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 如何計(jì)算圓管中的能量損失？如何計(jì)算圓管中的能量損失？沿程損失沿程損失剪切應(yīng)力（無(wú)分離）剪切應(yīng)力（無(wú)分離）層流沿程損失系數(shù)層流沿程損失系數(shù)22fl Vhdg湍流沿程損失系數(shù)湍流沿程損失系數(shù)（邊界層分離）（邊界層分離）局部損失局部損失22jVhg2flhr00rr64Re(Re)f(Re,)fd()fd剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力RJ課 程 總 結(jié)10概念：概念：7. 7. 流動(dòng)相似與量綱分析流動(dòng)相似與

8、量綱分析流動(dòng)相似，完全相似，不完全相似，比尺，流動(dòng)相似，完全相似，不完全相似，比尺，相似準(zhǔn)則數(shù)相似準(zhǔn)則數(shù)， 定理，定理，量綱，基本量綱，無(wú)量綱的量量綱，基本量綱，無(wú)量綱的量公式和計(jì)算：公式和計(jì)算：ReVL雷諾數(shù)雷諾數(shù)VFrgL弗勞德數(shù)弗勞德數(shù)2pEuV歐拉數(shù)歐拉數(shù)問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 如何做到流動(dòng)相似（實(shí)驗(yàn)與原型）？如何做到流動(dòng)相似（實(shí)驗(yàn)與原型）？ 常用的相似準(zhǔn)則數(shù)常用的相似準(zhǔn)則數(shù)課 程 總 結(jié)112. 2. 相似準(zhǔn)則數(shù)的含義相似準(zhǔn)則數(shù)的含義1. 1. 流動(dòng)相似的判別流動(dòng)相似的判別運(yùn)動(dòng)相似運(yùn)動(dòng)相似/ /動(dòng)力相似動(dòng)力相似所有對(duì)應(yīng)的相似準(zhǔn)則數(shù)相等所有對(duì)應(yīng)的相似準(zhǔn)則數(shù)相等3. 3. 相似準(zhǔn)則數(shù)的獲得相似準(zhǔn)則

9、數(shù)的獲得量綱分析法量綱分析法-定理定理代表基本物理特征的無(wú)量綱的數(shù)代表基本物理特征的無(wú)量綱的數(shù)物理定律分析法物理定律分析法方程分析法方程分析法課 程 總 結(jié)12概念：概念：8. 8. 孔口、管嘴及有壓管流孔口、管嘴及有壓管流孔口，管嘴，短管，長(zhǎng)管，比阻，阻抗，孔口，管嘴，短管，長(zhǎng)管，比阻，阻抗，作用水頭作用水頭（有效水頭），空化，（有效水頭），空化，直接水擊直接水擊，間接水擊，間接水擊現(xiàn)象：現(xiàn)象： 管嘴中水流收縮斷面產(chǎn)生真空；管嘴中水流收縮斷面產(chǎn)生真空；管道中產(chǎn)生真空；管道中產(chǎn)生真空；水擊水擊問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 孔口、管嘴、短管和長(zhǎng)管的流量計(jì)算孔口、管嘴、短管和長(zhǎng)管的流量計(jì)算課 程 總 結(jié)13串聯(lián)管

10、道串聯(lián)管道iQQ2 ff iiihhS Q并聯(lián)管道并聯(lián)管道iQQ2 iffiihhS Q公式和計(jì)算：公式和計(jì)算：孔口、管嘴、短管的流量計(jì)算孔口、管嘴、短管的流量計(jì)算QVA2012VHg2012lVHdg( (孔口、管嘴孔口、管嘴) )( (短管短管) )2222fl vHhAlQSQdg長(zhǎng)管的流量計(jì)算長(zhǎng)管的流量計(jì)算課 程 總 結(jié)14概念：概念：9-10. 9-10. 明渠流動(dòng)、堰流、滲流明渠流動(dòng)、堰流、滲流明渠流（無(wú)壓流），明渠均勻流，明渠流（無(wú)壓流），明渠均勻流，底坡，順坡，平坡，逆坡，底坡，順坡，平坡，逆坡，比能比能，比能函數(shù)曲線(xiàn)比能函數(shù)曲線(xiàn)，臨界水深臨界水深，臨界底坡臨界底坡，陡坡，緩坡，陡坡，緩坡，重力波，波速，重力波，波速，堰流，閘孔出流，滲流，滲流模型堰流，閘孔出流，滲流，滲流模型現(xiàn)象：現(xiàn)象： 急流，緩流，臨界流，水躍，跌水，壅水急流，緩流，臨界流，水躍，跌水，壅水問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 流量的計(jì)算流量的計(jì)算課 程 總 結(jié)15公式和計(jì)算：公式和計(jì)算：明渠均勻流的水力學(xué)特征明渠均勻流的水力學(xué)特征piJJ2 3 1/21Q V AR iAn曼寧公式曼寧公式222sqEh hg矩形渠道中比能函數(shù)曲線(xiàn)矩形渠道中比能函數(shù)曲線(xiàn)達(dá)西定律達(dá)西定律QdHVkJkAds 滲流的速度勢(shì)滲流的速度勢(shì)kH V 課 程 總 結(jié)16矩形渠道中緩流、急流和臨界流的特點(diǎn)矩形