【水力學(xué)】-《水力學(xué)》學(xué)習(xí)心得

水力學(xué)學(xué)習(xí)心得水力學(xué)學(xué)習(xí)心得《水力學(xué)》學(xué)習(xí)心得轉(zhuǎn)眼之間,,回頭想想,還真就是感慨萬千啊。我們這學(xué)期的水力學(xué)就是由韓老師教授的。她就是一個非常風(fēng)趣的人,她知道我們學(xué)土木房建的人不就是特別的重視這門課程,所以在上課的時候,為了提高我們的聽課率,她就會不時的給我們講一些她自己的人生故事或者說一些她在工作中與我們這個專業(yè)相關(guān)的工作經(jīng)歷來啟迪我們。韓老師就是一個很會講故事的人,因?yàn)槊看沃v故事時我們都聽得很認(rèn)真,比聽課認(rèn)真多了,,,我們也學(xué)會了在大學(xué)階段要做的三件大事學(xué)好自己的專業(yè),它將就是我們立足社會的“天斧神兵”;鍛煉好自己的身體,它就是將來革命的本錢;找個女朋友,不要總就是宅在寢室里,談一場轟轟烈烈的戀愛。下面就就是我學(xué)完水力學(xué)這門課程后對它的一些淺薄的認(rèn)識。首先,我已經(jīng)清楚的明白了水力學(xué)主要就是研究以水為代表的液體的平衡與機(jī)械運(yùn)動規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用的一門科學(xué)。從學(xué)科的角度來瞧,水力學(xué)就是介乎基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)之間的一,結(jié)合水流特點(diǎn),建立理論基礎(chǔ),同時又緊密聯(lián)系工程實(shí)踐發(fā)展科,在各類工科中都有它的身影。1、一方面,它在水利建設(shè)中非常的重要。水力學(xué)在水利建設(shè)中的主要任務(wù)就是研究水流與邊界的相互作用,分析在各種相互作用條件下所形成的各種水流現(xiàn)象與邊界上的各種力的作用(例如,水流與堰作用,形成各種形式的堰流與閘門作用形成閘孔出流等),為水利工程的勘測、規(guī)劃、設(shè)計、施工與運(yùn)轉(zhuǎn)管理等方面提供合理的水力學(xué)依據(jù)。2、另一方面,它在土木工程的各個領(lǐng)域也有大量的涉獵。當(dāng)修建大壩時,必須考慮當(dāng)渲泄洪水時,要確定校核大壩所能夠通過的流量,以確保大壩安全泄洪;或已知泄量,,才能正確地解決工程中所與到的水力學(xué)方面的設(shè)計計算、運(yùn)行管理與測試等問題。我們對水力學(xué)的主要研究方法有理論分析法、試驗(yàn)研究法與數(shù)值模擬法,三種方法相互結(jié)合,為發(fā)展水力學(xué)理論與解決復(fù)雜的水力學(xué)問題奠定了基礎(chǔ)。我們還清楚的知道水力學(xué)就是以研究水為代表的液體的宏觀機(jī)械運(yùn)動規(guī)律,及其在工程技術(shù)中的應(yīng)用。水力學(xué)包括水靜力學(xué)與水動力學(xué)。水靜力學(xué)研究液體靜止或相對靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用,探討液體內(nèi)部壓強(qiáng)分布,液體對固體接觸面的壓力,液體對浮體與潛體的浮力及浮體的穩(wěn)定性,以解決蓄水容器,輸水管渠,擋水構(gòu)筑物,沉浮于水中的構(gòu)筑物,如水池、水箱、水管、閘門。堤壩、船舶等的靜力荷載計算問題。水動力學(xué)研究液體運(yùn)動狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用,主要探討管流、明渠流、堰流口流、射流多孔介質(zhì)滲流的流動規(guī)律,以及流速、流量、水深、壓力、水工建筑物結(jié)構(gòu)的計算,水力學(xué)作為學(xué)科而誕生始于水靜力學(xué)。在國內(nèi),據(jù)記載,4000多年前的上古時代就有大禹治水。在戰(zhàn)國末代至秦代更就是修建了都江堰、鄭國渠與靈渠三大水利工程。在國外,250年,阿基米德在《論浮體》中,闡明了浮體與潛體的有效重力計算方法。1586年,法國帕斯卡提出液壓等值傳遞的帕斯卡原理。至此水靜力學(xué)已初具雛形。水動力學(xué)的發(fā)展就是與水利工程,中國秦代修建規(guī)模巨大的都江堰、靈渠與鄭國渠。漢初利用ft溪水流作動力。此后在歷代防洪及航運(yùn)工程上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但就是液體流動的知識,在中國相當(dāng)長的時間內(nèi),在歐洲直至15世紀(jì)以前,都被認(rèn)為就是一種技藝,而未發(fā)展為一門科學(xué)。文藝復(fù)興期間,意大利人達(dá)·芬奇在實(shí)驗(yàn)水力學(xué)方面獲得巨大的進(jìn)展,她用懸浮砂粒在玻璃槽中觀察水流現(xiàn)象,十八世紀(jì)初葉,·,形成了兩個相互獨(dú)立的研究方向:一就是運(yùn)用數(shù)學(xué)分析的理論流體動力學(xué);一就是依靠實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用水力學(xué)。開爾文、瑞利、斯托克斯、蘭姆等人的工作使理論水平達(dá)到相當(dāng)?shù)母叨?而謝才、達(dá)西、巴贊、弗朗西斯、曼寧等人則在應(yīng)用水力學(xué)方面進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究,提出了各種實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)公式。十九世紀(jì)末,流體力學(xué)的發(fā)展扭轉(zhuǎn)了研究工作中的經(jīng)驗(yàn)主義傾向,這些發(fā)展就是:雷諾理論及實(shí)驗(yàn)研究;雷諾的因次分析;弗勞德的船舶模型實(shí)驗(yàn)空氣動力學(xué)的迅速發(fā)展。二十世紀(jì)初的重要突破就是普朗特的邊界層理論,它把無粘性理論與粘性理論在邊界層概念的基礎(chǔ)上聯(lián)系起來。自從二十世紀(jì)以來蓬勃發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提出了越來越復(fù)雜的水力學(xué)問題高濃度泥沙河流的治理;高水頭水力發(fā)電的開發(fā);輸油干管的敷設(shè);采油平臺的建造;河流湖泊海港污染的防治等。使水力學(xué)的研究方向不斷發(fā)展,從定床水力學(xué)轉(zhuǎn)向動床水力學(xué)從單向流動到多相流動;從牛頓流體規(guī)律到非牛頓流體規(guī)律;從流速分布到溫度與污染物濃度分布;從一般水流到產(chǎn)生,水動力學(xué)的數(shù)理分析首先就是根據(jù)問題的客觀條件與生產(chǎn)任務(wù)或理論要求,對所研究的液體建立力學(xué)模型,提出假設(shè),使分析簡化。最常用的力學(xué)模型有連續(xù)介質(zhì)模型,;不可壓縮流體模型,將受壓收縮、受熱膨脹、有彈性的液體,瞧作無彈性密度不變的不可壓縮流體;無粘性流體模型,將流動時因粘性作用產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的液體,瞧作粘性不起作用,無內(nèi)摩擦力的流體;理想液體模型,不可壓,以相適應(yīng)的運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)基本方程式為工具,結(jié)合起始條件與邊界條件,析,,至于一些水力學(xué)中所學(xué)到的公式與計算方法等,我就不詳細(xì)的說明了。通過對水力學(xué)的學(xué)習(xí),使我開始真正的認(rèn)識了這門學(xué)科,我發(fā)現(xiàn)我也越來越喜歡這門學(xué)科了,因?yàn)橥ㄟ^使用其中的知識我們可以解決一些我們?nèi)粘Ｉ钪信c它有關(guān)聯(lián)的問題。我們這學(xué)期的水力學(xué)課程雖然在不知不覺中結(jié)束了,,說不定在以后的工作中我們就會遇到與這方面有關(guān)的工程問題,到時候我們就可以拿出這本書出來,好好地回憶一下水力學(xué)方面的知識,也許會幫我們一個大忙我們也不會忘記教授我們水力學(xué)知識的韓智明韓老師,就是她用有趣的方式教授我們水力學(xué)知識,,同時,還向我們推薦她認(rèn)為對我們有好處,對我們的人生有益的書,例如,,深深的向我們的韓老師表示衷心的感謝。一、名詞解釋：1、示蹤質(zhì)：某一種在水體中擴(kuò)散和輸移時不發(fā)生化學(xué)和生化反應(yīng)的物質(zhì)，并且它的存在不會引起流場特性的改變。2、剪切流離散：剪切流中由于流速分布不均勻使污染物（或示蹤質(zhì)）隨流散開的現(xiàn)象，稱之為剪切流離散。3、時間連續(xù)源：污染源處所排放的污染物濃度大小隨時間保持不變。4、污染帶寬度：在不受邊界約束的情況下，橫向擴(kuò)散的范圍可延伸至無窮遠(yuǎn)，5%時，該點(diǎn)即認(rèn)為是污染帶的邊界點(diǎn)。5、生化需氧量：在好氣性條件下，細(xì)菌把有機(jī)廢物氧化成二氧化碳、水和其它簡單無機(jī)物質(zhì)，其所需氧氣的數(shù)量稱為生化需氧量。6520℃55mg/l7（（DO,BOD等，在其它諸因素（如物理、化學(xué)、生物等）作用下隨時間和空間變化關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。8BODBOD二、回答問題：1、簡述分子擴(kuò)散的菲克定律，分子擴(kuò)散方程，寫出其表達(dá)式及各項意義。答：分子擴(kuò)散的菲克定律是：單位時間內(nèi)通過單位面積的溶解物質(zhì)的質(zhì)量與溶解物質(zhì)質(zhì)量濃度在該面積法線方向的梯度成比例，用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為：qDci i

c，分子擴(kuò)散方程：t

D 2cDxx2 y

2czy2Dz

2cz2

其中c為溶質(zhì)濃度，Di為各個方向的分子擴(kuò)散系數(shù)，q為擴(kuò)散通量。i2、寫出一維分子擴(kuò)散方程的基本解該基本解，該基本解對求解紊動擴(kuò)散、剪切流離散有何意義？4Dt答一維分子擴(kuò)散方程的基本解為：c(x,t)4Dt

exp(

x24Dt

)。當(dāng)知道一維分子擴(kuò)散方程的基本解，就可以將紊動擴(kuò)散、剪切流離散與分子擴(kuò)散進(jìn)行比較，3、污染源的移流擴(kuò)散方程與分子擴(kuò)散方程有何不同？如何利用分子擴(kuò)散方程的基本解求解移流擴(kuò)散方程？答：分子擴(kuò)散方程研究的是污染物在靜水中的擴(kuò)散。而移流擴(kuò)散方程研究的x,xutx4、分子擴(kuò)散系數(shù)D與紊動擴(kuò)散系數(shù)E、縱向離散系數(shù)E意義有何區(qū)別？lED理屬性，它與流動狀態(tài)無關(guān)?？v向分散系數(shù)El

是通過類比分子擴(kuò)散系數(shù)來定義的。El

反映了斷面流速分布不均勻所產(chǎn)生的縱向縱向?qū)α鞣稚⒆饔茫c分子擴(kuò)散類似，對于一維分散方程來說，它在整個斷面上取一個值。5、離散與擴(kuò)散有何區(qū)別?如何確定紊流管流的縱向離散系數(shù)、明渠水流的縱向離散系數(shù)？答：離散是由于流速沿斷面具有梯度，即流速沿橫斷面上的分布不均勻所產(chǎn)au* *K=5.86hu,h*6、定性繪制中心排放沿河道中心線及岸邊的縱向濃度分布曲線。說明岸邊排放的縱向濃度分布曲線與中心排放的關(guān)系。沿中心線分布沿中心線分布0C/C1.81.61.41.210.80.60.40.2000.050.1x0.150.2沿岸邊分布沿岸邊分布0C/C1.210.80.60.40.2000.050.1x0.150.2當(dāng)x=0.1所對應(yīng)的距離就是斷面上達(dá)到均勻混合所需的距離Lm，岸邊排放需要四倍的中心排放距離才能達(dá)到斷面上的均勻混合。7、何謂復(fù)氧？簡述復(fù)氧過程的途徑。答：水中氧氣不斷地消耗，同時也會得到補(bǔ)充，稱為復(fù)氧。途徑：除上游河8、何謂水質(zhì)模型？其意義何在？答：水質(zhì)模型是一些描述水體（如河流、湖泊等）的水質(zhì)要素（如 DO,BOD等，在其它諸因素（如物理、化學(xué)、生物等）作用下隨時間和空間變化關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式建立水質(zhì)模型的意義就是力圖把這些互相制約因（如水力學(xué)水文物理化學(xué)生物生態(tài)氣候等的定量關(guān)系確定下來對水質(zhì)進(jìn)行預(yù)報，為水質(zhì)的規(guī)劃、控制和管理服務(wù)。三、計算題Q=103.7m3/su=0.07m/s，S=0.0005C=30kg/m* f u3Q=0.5m3/su試對廢水投放點(diǎn)分別位于明渠中心或側(cè)壁兩種情況下的橫向擴(kuò)散進(jìn)行研究。假定垂向擴(kuò)散瞬間完成。計算上述兩種情況下在明渠整個寬度上達(dá)到完全混合所需要的距離。L=0.5kmL=20km1解:（1）橫向擴(kuò)散系數(shù)：Ez中心排放Lm=0.1*uB2E

2=0.15hu*

=0.15*1.09*0.07=0.01145z90.62∴Lm=0.1*1.05*0.01145 =75.27kmuB2岸邊排放Lm'=0.4 =301.1kmEz(2)中心排放0.011450.01145*5001.05EExzu

=6.92

=16.15m同理當(dāng)L2=20km=20000m 2b=102.17m在500m處:c(xb=exp(-ub2

)=0.05=exp(-

1.05*b2

)得b=8.08mc(x,0) 4Exz

4*0.01145*5000.5kmM.

0..30h Ex/z1.05*1.09 *0.01145*500/1.05所以5%Cmax=0.079g/L濃度為最大濃度的50%處的b為：c(xb=exp(-ub2

)=0.5代入有關(guān)值得b=3.89mc(x,0) 4Exz濃度為最大濃度的90%處的b=1.52m濃 度 為 最 大 濃 度 的 80%~40% 處 的 b2.21m,2.79m,3.34m,3.89m,4.47m

依 次 為b-8.08-4.47-3.89-3.34-2.79-2.21-1.520c0.0790.6320.790.9481.1061.2641.4221.58b1.522.212.793.343.894.478.08c1.4221.2641.1060.9480.790.6320.07920km處斷面上最大濃度c(xb=exp(-ub2

)=0.05=exp(-

1.05*b2

)得b=51.12mc(x,0) 4Exz

4*0.01145*20000m.h Ex/z

.30

1.051.05*1.09 *0.01145*20000/1.05所以5%Cmax=0.013g/L濃度為最大濃度的90%處的b=9.58m濃 度 為 最 大濃 度 的 80%13.95m,17.63m,21.11m,24.59m,28.27m

40% 處 的 b 依次 為由岸邊排放濃度與中心排放濃度規(guī)律可知岸邊排放濃度是中心排放濃度的2倍四、計算題廢水經(jīng)初步處理后，五日生化需氧量為130毫克/升，排污量為75000米。河流20℃，溶解氧為飽和溶解度的75%解：BOD=130mg/L5BOD=2mg/L5T=20℃混合水溶解氧：75000m3/0.868m3/sT=20℃查表得O=9.17mg/Ls河水的溶解氧=9.17*75%=6.88mg/L混合水體溶解氧：

6*6.8860.868

=6.01mg/L50.868*1306*2=18.18mg/L0.8686初始生化需氧量L0= L(5) =

18.18

=25.48mg/L1k

(5)) 10.25*1初始氧虧D0=9.71-6.01=3.7mg/LU k k DXc= ln{k2k1

k2[1-（1

k2-1）1

L0]}0k 0.4 D 3.72= =1.6k 0.251

0= =0.145 k k=0.15L 25.48 2 10U=2.4*24=57.6km/日所以Xc=145.53kmkD=k1

L0 [exp（-xk/u）-exp（-xk/u）]+Dexp（-xk/u）1 2 0 2k2 1D=0.25*25.48 [exp（-x*0.25/57.6）-exp（-x*0.4/57.6）]+3.7*exp0.40.25（-x*0.4/57.6）=42.47*當(dāng)x=0.25*Xc=36.38kmD=6.15mg/L當(dāng)x=0.5*Xc=72.77km當(dāng)x=0.75*Xc=109.15km當(dāng)x=Xc=145.53km時D=8.47mg/L 單位x=036.3872.76109.14145.52181.9218.28254.66Do=5.473.017881